计及无功裕度的双馈风电场无功电压协调控制

针对双馈风电场的无功补偿能力和电压稳定问题,提出考虑双馈风电场无功裕度的无功电压控制方案。该方案以双馈风电机组为主要补偿设备,以静止无功补偿器作为辅助无功补偿设备,并引入风电场风功率预测,优化计算未来一个时段内的无功补偿优化参考值。在MATLAB/Simulink中建立双馈风电场模型,连接无穷大电网,采用粒子群优化算法优化出风电场无功补偿参考值。仿真结果表明,风电机组按照该无功优化参考值进行无功输出,可留有更大的无功裕度,增强了风电场无功调节能力,并且满足电压要求,提高了风电场的电压稳定性,同时双馈发电机组无需连续无功调节。     

提高双馈风电机组动态无功协调控制能力的实验研究

随着风电场规模不断增加,风电机组并网对电网的影响逐渐增大,故充分挖掘风电机组的无功电压调节能力和提高机组的无功响应速度对增强电力系统的电压稳定性具有重要作用。定量分析了蒙西电网某风电场单台双馈感应风力发电机(Doubly Fed Induction Generator, DFIG)的无功电压调节能力及限制因素,根据其单台机组的无功调节机理制定动态无功补偿协调控制策略。若系统无功需求超过DFIG无功出力极限时,在保证机组最大发电效益的基础上,提出基于无功差值的双馈感应风力发电机组有功附加控制。并且通过改进的遗传控制算法辨识得到附加控制器参数,该控制在降低机组最小出力的同时确保提高机组无功出力极限,进而满足系统无功需求。最后通过实验验证了所提出的双馈风电机组动态无功协调控制的可行性和准确性,增强了机组的电压稳定能力。     

具有电能质量统一控制功能的风电微网并网功率接口研究

由于风电的随机性和间歇性,风电微网接入主电网会在接入点向主电网注入复杂的电能质量扰动,需要对风电微网接入进行电能质量控制,考虑到风电微网同时存在严重的电压和电流电能质量扰动以及风电微网接入主网的并网变流器和有源滤波器具有相同拓扑结构,提出一种基于统一电能质量控制器的风电微网并网功率接口,详细分析了该类并网功率接口的主电路拓扑结构和工作原理,阐述了基于广义瞬时无功理论和广义谐波理论的电压和电流电能质量扰动检测法的基本原理和基于三态滞环控制的并网功率接口输出控制的基本原理,理论分析显示所研究的并网功率接口能有效地实现并网功率输送、谐波电流抑制、无功补偿、三相对称、电压稳定和功率支撑,并用计算机仿真验证了其有效性.     

低电压穿越过程中DFIG型风电场同步稳定及无功电流控制方法

电网故障持续过程中,低电压穿越导则要求风电场输出规定的无功电流以支撑电网电压恢复。目前电网运营商通常规定风电场配置一定容量的静态无功补偿装置(static synchronous compensator,STATCOM)来提供无功支撑,该文对配有STATCOM的风电场进行研究。为满足低压穿越要求,风电机组和STATCOM都需采用基于锁相环的电流矢量控制方法。但是在电网严重故障时,由于锁相环与风电场电流控制之间存在动态交互,风电场输出与电网存在同步失稳的风险。该文以双馈型发电机的(doubly fed induction generator,DFIG)风电场为例,分析了风电场的同步稳定机理和条件,得出实现风电场的同步稳定必须输出一定的有功电流。而STATCOM只能输出无功,因此需DFIG的协助才能实现同步稳定;同时受功率变流器输出能力的限制,DFIG无功输出能力减弱,需STATCOM协助才能满足并网导则的无功需求。基于此,提出一种DFIG和STATCOM的协同电流控制方法,根据电网传输线路阻抗角协调控制风电场输出电流的有功、无功分量,确保风电场同步于电网运行。最后通过仿真验证了理论分析和控制方法的有效性。     

电网故障时风电场基于STATCOM的无功协调控制策略

为充分发挥双馈感应风力发电机组(DFIG)在电网故障时的无功功率调节能力,采用静止无功补偿器(STATCOM)进行补偿,建立风电场无功实时协调控制系统(CRRCS)。CRRCS可通过监测电网故障状态、撬棍保护(crowbar)动作状态、风电机组运行状态及公共连接点(PCC)电压水平等信息,实时协调处理风电场各机组、STATCOM及PCC的无功电压控制策略。同时进一步采用故障时刻的极限功率控制模式,以降低crowbar动作概率,保障机组的无功功率调节能力。仿真分析证明,该方法可有效保证电网故障时DFIG的无功调节能力,并控制补偿单元及风电场,为电网提供无功和电压支撑,协助实现风电场的故障穿越运行。     

分散式风电场不同时间等级的多目标无功优化控制

针对具有一定动态无功调节能力的双馈式风力发电机组构成的分散式风电场,为解决其经济稳定运行,提出一种包含风功率预测的不同时间尺度多目标无功优化控制方法。考虑风速变化相关性分组-单机预测风电机组无功输出情况,通过风电机组和SVC共同补偿电网无功需求;根据风电预测无功功率信息,采用多目标无功控制快速有效调节其输出功率以跟踪无功补偿指令。为减少风电场内设备动作次数,选取不同时间级的控制,目标为分钟级无功控制以有功网损最小为优化目标,秒级的无功控制以电压偏差最小、电压稳定裕度最大、短时闪变最小为综合优化目标,毫秒级的无功控制以机组变流器的瞬间最大无功支撑能力为优化目标进行无功分配。工程算例证明所提策略有效的降低网损、提高电压支撑能力并保证电网正常的运行。     

基于模糊控制的电网动态无功控制技术研究

无功补偿是优化电能质量、提高功率因数、控制电力系统稳定运行的重要手段。针对电网无功功率集中补偿问题进行研究,考虑降低设备成本、提高动态补偿性能,并保障其运行可靠性,提出采用磁能再生开关(MERS)技术对电网无功进行优化控制的方案。同时为了增强磁能再生开关的动态补偿效果,减小扰动量,使用模糊参数优化控制策略,对目标功率进行调节优化,降低直流电容电压,减少谐波含量。最后通过搭建仿真和试验平台进行验证,结果表明该方案具有低成本、补偿精度高、响应速度快及运行稳定等优点。     

储能型统一电能质量调节系统

柴油发电机组供电系统由于容量裕度较小,易受负载影响而降低自身运行性能。提出将带有储能环节的电能变换系统用于柴油发电机组电能质量优化的方案,并进一步提出包括无功功率补偿、基于e指数的动态有功功率补偿及有源滤波技术在内的多目标统一电能质量调节控制策略,以降低谐波干扰,减小无功输出,进而提高系统运行性能与效率。相应的实验结果证明了所提方案及其控制策略的正确性和可行性。     

基于遗传算法的双馈风场分群无功控制策略

现有的双馈风电场无功控制多数采用恒功率因数控制,既没有充分利用风电场内双馈风电机组和无功补偿设备的无功调节能力,也没有考虑风电场集电系统的网损。提出了一种综合考虑集电系统特点和DFIG无功调节能力的无功控制策略,该策略以实时监测的风电场并网点电压数据和DFIG有功出力数据为基础,通过分析双馈风电机组的功率特性和风电场的无功需求,利用遗传算法求解风电场多目标无功优化控制模型,达到降低集电系统网损和改善并网点电压的目的。对某实际风场的仿真算例验证了所提策略的有效性。     

不平衡电网下双馈感应发电机的虚拟同步机控制优化策略

由于虚拟同步机(VSG)控制技术的控制带宽有限,因此当电网电压不平衡时,VSG控制无法有效控制电网负序电压引起的功率二倍频波动分量。当电压长时间不平衡时将会引起双馈感应发电机(DFIG)定、转子电流畸变,功率及转矩振荡等问题,严重影响系统输出的电能质量及系统运行性能。针对此问题,文中提出一种采用二阶广义积分器对DFIG电磁转矩及无功功率二倍频脉动进行定量控制的方法,使DFIG的VSG控制系统在不平衡电网条件下可以实现3种控制目标,即定子电流正弦且平衡、定子电流正弦且有功功率恒定和定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定。同时,可根据电网实时要求对各控制目标进行灵活切换,提高了DFIG的VSG控制系统的控制性能。最后,所提方法的有效性通过仿真结果得到了验证。     

基于SVG的双馈风电场电压稳定控制策略研究

双馈异步发电机(DFIG)在大规模风电并网环境下提供的无功功率无法满足并网需求。虽然引入固定电容器能够提供无功补偿,但系统受功率耦合的影响无法有效实时维持电压稳定。提出了一种静止无功发生器(SVG)与DFIG协调补偿无功的控制策略,同时引入电力系统稳定器(PSS)抑制系统的低频振荡,充分利用DFIG风电机组自身发出无功的能力,减少了SVG的配置容量。在MATLAB/Simulink软件仿真平台建立DFIG风电机组并网模型,仿真结果证实了此控制策略能够完成连续无功补偿,有效维持并网点电压稳定,增强系统输电能力。     

电网故障下双馈感应式风力发电系统的无功功率控制策略

双馈感应式风力发电机已逐步成为风力发电的主流机型,通常情况下双馈感应式发电机组采用单位功率因数运行的无功功率控制策略。电网发生故障后会导致发电机端电压下降,此时传统的单位功率因数运行方式可能无法保持系统稳定运行,需要风力发电场向系统提供无功功率以帮助系统恢复稳定运行。文中以一座由双馈感应式风力发电机组成的9 MW风电场为例,在电网电压下降为正常水平15%的情况下,分别对保持单位功率因数运行和利用网侧变换器进行无 功补偿的控制策略进行了仿真分析,仿真结果表明,故障清除后通过双馈感应式风力发电机的网侧变换器对电网进行无功支撑可以明显增强系统恢复稳定运行的能力。     

DFIG风电场与D-STATCOM无功协调控制研究

提出了一种利用配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）和双馈异步风电场（DFIG）对风电并网点进行无功协调控制的策略。该控制策略考虑了DFIG风电场的无功功率极限,结合D-STATCOM快速补偿的特点,将并网点的无功需求在两者之间进行合理分配,满足并网点快速、准确的无功补偿要求。仿真结果表明,由DFIG风电场和D-STATCOM组成的联合无功控制系统可以根据该控制策略在风速波动以及电压跌落时实现无功补偿,校正功率因数,并能稳定并网点电压,保证系统的稳定性。     

改进的配电网双馈风电场电压控制策略

结合双馈风电机组(doubly-fed induction generators,DFIG)的运行特点,提出了一种改进的适用于与配电网连接的双馈风电场的电压控制策略,其中既包括了传统的通过无功功率控制电网电压的方法,也包括电网负序电压的补偿控制策略。以双馈风电系统的功率关系为基础,给出双馈风电机组不同运行状态下的无功功率的计算方法,阐述双馈风电机组的无功功率控制方法及通过风电场无功功率控制电网电压的方法。针对电网电压不平衡的情况,给出通过双馈风电机组抑制电网负序电压影响的控制方法,分析了双馈机组的控制电网负序电压的限制条件和控制策略。由双馈风电机组构成的与配电网连接的风电场的仿真结果验证了所提出的电压控制策略的有效性,仿真结果表明这种电压控制方法可以有效地提高电网及风电场运行的稳定性。     

基于PSCAD的风电场低电压穿越无功支撑仿真研究

首先分析风电场低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)能力,然后介绍以双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)为主体的风电场模型以及静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的控制策略。最后将STATCOM和静止无功补偿器(static var compensator,SVC)分别应用到含风电场的无穷大系统中,在电力系统仿真软件PSCAD上搭建模型,并对系统故障状态进行仿真,在此基础上分析STATCOM和SVC的无功补偿特性,并对补偿效果进行比较。仿真结果表明无功补偿装置可以在系统故障后提供无功支撑,提高了风电场的低电压穿越能力,并且STATCOM无功补偿性能较SVC更优。     

基于混沌并行差分进化算法的含风电配电网无功优化

将风电机组接入配电网,其出力的间歇性、随机性使得传统无功优化模型不再适用。为此,采用场景分析法对双馈异步发电机（doubly fed induction generator,DFIG）的出力情况进行探讨,建立了含DFIG的配电网无功优化场景模型。考虑DFIG的灵活无功调节能力,建立以降低系统网损、抑制电压波动为综合目标的模糊无功优化模型。通过蒙特卡罗仿真对配电网系统进行无功补偿选址,采用带反馈的混沌并行差分进化算法（chaotic parallel differential evolution algorithm with feedback,CPDEF）求解含DFIG的配电网无功优化问题。通过IEEE 33节点系统对所提出的无功优化模型进行仿真计算,结果表明系统网损得以明显降低,电压水平明显改善,并证明了所提方法的可行性和有效性。     

双馈电机风电场无功功率分析及控制策略

提出一种双馈电机风力发电系统无功极限的计算方法，该方法以双馈电机风电系统的功率关系为基础，考虑了网侧变换器在其功率允许范围内的无功发生能力，系统动态无功极限为定子与网侧变换器的无功极限之和。对双馈电机风电场在强电网无功调节中的应用进行了探讨，提出双馈电机风电场对当地用户进行就近无功补偿的策略，并给出相应的无功分配策略，包括风电场各风机之间以及单台风电机组定子和网侧变换器之间的无功分配原则。双馈电机风电场在实现变速恒频优化运行的同时，充分发挥了风电机组和整个风电场的无功处理能力，使其参与所连电网的无功调节。     

含STATCOM的双馈风电场无功协调补偿策略

双馈异步发电机(DFIG)可以参与系统无功功率的调节,但其无功补偿作用有限,为了实现DFIG的恒功率因数模式运行,仍需要多种无功补偿装置(如FACTS装置、固定电容器)间的无功协调补偿。针对无功补偿装置不同的补偿特性,本文提出了一种含STATCOM的无功协调补偿策略,适用于解决风速波动期间STATCOM和固定电容器对无功的协调补偿问题,其根据并网点电压通过闭环反馈灵活整定风电场所需无功参考值,按照与集电母线的电压差将参考值进行不同母线间的分配,并按照磁滞控制策略进行无功补偿装置之间的协调控制。PSCAD/EMTDC下的算例仿真表明,所提无功协调补偿策略在暂稳态情况下均具有良好的补偿效果。