不对称电网故障下直驱型永磁风力发电系统网侧变流器的运行与控制

分析了三相不平衡电网电压下直驱永磁同步风力发电机组直流母线电压波动的机理,研究了消除不平衡功率传输引起的二次纹波控制策略,以提高变流器在电网不对称故障下的故障穿越能力.通过将比例积分谐振控制器引入直驱型永磁风电机组网侧变流器控制,在正序同步旋转坐标系下同时对正负序电流进行稳态无差调节,来抑制负序电流失控所引起的直流母线...     

不平衡电网电压下永磁直驱风力发电系统网侧变流器控制策略

建立了电网电压不平衡环境下永磁直驱风力发电机电网侧变流器的数学模型,分析了直流侧电压2倍频分量产生机理,讨论了并网电抗器上的功率波动对网侧变流器双电流控制策略的影响。为抑制不平衡电网电压下直流侧电压2倍频分量,在计及并网电抗器上功率波动的基础上,提出了一种基于正负序电压分别定向的双电流控制策略,并引入了并网电抗器上功率波动修正量对控制算法中的参考电流进行修正。仿真结果表明所提控制策略不仅能有效地控制正负序电流、抑制直流侧电压的2倍频分量,还能减少并网电流的谐波含量。     

LCL滤波的双馈式风电网侧变流器在不平衡电网电压条件下的控制策略

为了提高LCL滤波的双馈式风电网侧变流器在电网电压不平衡情况下的工作性能,通过对变流器在上述条件下的数学模型进行理论分析,提出了基于LCL滤波器的不平衡电流指令算法,并提出了在同步旋转dq坐标系下采用PI和重复控制器并联结构的电流复合控制方案.利用所提控制策略,可有效降低电网电流中的低次谐波含量,实现正负序电流的无差跟...     

双馈风电机组在不对称电网故障下的稳定性控制研究

为避免电网电压不对称跌落导致双馈风电机组(DFIG)脱网运行,分析了电网不对称故障时双馈风力发电机组直流母线电压波动机理,直流侧过电压这一现象主要由定子侧直流分量和电网电压负序分量引起.通过参考系坐标变换导出在正负序坐标系中双馈感应发电机的电压和电流方程,建立了正、负序坐标系下DFIG数学模型,利用机、网变流器协调控制...     

基于ANF-PLL的电网电压基波正负序分离方法

为了满足并网变流器在电网电压不对称情况下的控制需求,需要快速准确地提取出基波正负序分量的幅值和相位。在电网电压不对称时,负序分量会在同步参考坐标系锁相环(phase locked loop based on synchronization reference frame,SRF-PLL)的 dq 轴分量中产生2倍工频波动,影响基波分量和相位的提取结果。该文通过将自适应陷波器(adaptive notch filter,ANF)加入到同步参考坐标系锁相环的结构中,提出了一种能够实现正负序分量分离的自适应陷波器锁相环(phase locked loop with ANF,ANF-PLL)方法。该方法利用ANF陷波器的2个相互正交的输出量分别抵消电网电压dq轴分量中由于负序分量造成的2倍工频波动,以此消除了电网电压不对称对同步信号检测的影响,并且可以同时提取出基波负序分量的幅值和相位。与其它方法相比,该方法无需进行正负序解耦或瞬时对称分量分离,在单同步参考坐标系下实现了基波正负序分量的分离提取,结构更加简单,减少了计算量。实验结果表明,文中提出的方法能够在电网电压不对称与频率变化的情况下准确提取出基波正负序分量的幅值与相位,并且具有良好的动态性能。     

电网电压不平衡时两级式三相光伏并网系统控制策略研究

在实际运行中,电网可能会出现不平衡状况。根据光伏阵列输出特性和逆变器并网要求,对两级式光伏并网逆变系统进行研究,建立不平衡情况下的数学模型来实现前级Boost电路和后级逆变系统的独立控制。为了抑制负序分量,采用基于二阶广义积分(SOGI)的正交信号发生器进行正负序分量分离并完成对电网电压的锁相,同时,提出一种基于dq同步旋转坐标系下的抑制负序电流的控制策略。最后通过建立光伏并网系统的仿真模型,验证了所提出的控制策略在电网电压不平衡情况下的有效性。     

电网电压不平衡时基于直接谐振调节的双馈感应风电系统联合控制策略

采用直接谐振调节技术,并兼顾考虑网侧变流器辅助功能,给出转子侧变流器和网侧变流器的联合控制策略,以期最大限度提升双馈发电系统综合运行能力。直接谐振控制技术以目标电磁量作为被控量,在正转同步速dq坐标系中通过谐振调节器直接获得所需的参考电压矢量,因此无需电流和电压的正、负序分解以及负序电流指令计算环节,即可实现网侧、转子侧电流的统一调节,并可显著增强控制系统对电机参数变化的适应性。仿真和实验研究表明:所设计的直接谐振调节技术在电网电压不平衡下提供准确的电流调节,并可严格地实现双馈发电系统在不平衡电网下的联合控制策略。     

大功率光伏逆变器的低电压穿越控制

根据光伏阵列输出特性和电网电压异常时响应要求,选取抑制负序电流以保持三相并网电流平衡作为控制目标,建立含有LCL网侧滤波器的并网逆变器数学模型,计算精确的电流指令。基于正负序双电流环控制,提出电网电压不平衡时的滤波电容电流前馈有源阻尼控制,并引入电网电压前馈以抑制电压跌落瞬间的电流冲击,结合快速的正负序分量提取和精确的电网电压同步信号,保证了大功率光伏并网系统的稳定并网运行和电网故障时的低电压穿越。仿真及实验结果均验证了控制策略的有效性。     

电网电压不平衡时对风电并网变流器的控制研究

针对电网电压不平衡时,永磁同步风力发电机组并网变流器直流侧电压存在2倍频的波动,进而造成网侧交流输入电流产生3次谐波,输出功率波动等问题,分别提出了以抑制输出有功功率、无功功率的2倍频波动和负序电流分量为控制目标的控制策略。系统采用双闭环控制策略,外环采用径向基(RBF)神经网络自整定PI控制器,内环采用准比例谐振电流调节器(PR)。在电网电压不平衡时通过对永磁同步风力发电系统网侧变流器的仿真和对比分析,验证了所提新型控制策略的正确性及有效性。     

网压跌落下风机并网变换器控制技术的研究

在电网电压跌落处于一定范围时,风力发电机组被要求保持与电网相连,通过注入无功电流以支撑电网电压恢复,依据并网变换器的电流承受能力,提出了带有电流限幅功能基于正负序参考坐标系的双矢量电流控制策略.采用对称分量法将由电网电压跌落所引起的并网点不平衡电压分解为正序、负序和零序3个平衡分量,并对并网点的功率、电网电压的相位角和注入的正、负序无功电流进行分析和推导.实验研究表明采用提出的控制方法,达到了对并网变换器过流保护的目的,并通过注入动态无功电流实现了对电网电压的支撑作用,保证了风力发电机组不脱网运行.     

电网电压不平衡双馈风力发电机改进控制方法

为了有效地改善电网电压不平衡时双馈发电机(DFIG)的控制效果,提高发电机发出的电能质量,文中提出一种新的控制方法,在发电机转子侧转换器和网侧变换器使用正dq旋转坐标系正反馈的基础上增加了负dq旋转坐标系反馈控制,转子侧负反馈控制目的是降低电压不平衡引起的发电机电磁转矩的振荡,电网侧负反馈的控制目标是抑制发电机输出的不平衡电流。通过PSCAD/EMTDC环境下的仿真研究表明,该控制方法能够有效地改善电网电压不平衡时双馈发电机的性能。     

Smoothing of Wind Power Fluctuations for Permanent Magnet Synchronous Generator-Based Wind Energy Conversion System and Fault Ride-through Consideration

Due to the increment of penetration level of wind power generation, output power fluctuation is one of the most important issue's that can destabilize the power system operation. This article mainly deals with the smoothing of the output power fluctuations of a wind energy conversion system based permanent magnet synchronous generator and fault ride-through enhancement during a grid fault. The concerned wind energy conversion system based permanent magnet synchronous generator adopts an AC-DC-AC converter system. The proposed control method limits the wind energy conversion system output power by adjusting the pitch angle of the wind turbine blades when wind speed is above the rated wind speed. In the grid-side converter, a fuzzy logic controller is used to determine the torque reference for which the kinetic energy stored by the inertia of wind turbine can smooth the output power fluctuations of the permanent magnet synchronous generator. Also, the DC-link voltage, controlled by the grid-side inverter, is adjusted in accordance with the output power fluctuations of the permanent magnet synchronous generator using a voltage smoothing index. Moreover, in this aticle, the proposed method ensures that the wind turbine stays operational during grid faults and provides fast restoration once the fault is cleared. To show the effectiveness of the proposed method, simulations under different conditions have been performed by using MATLAB/Simulink® (The Math Works, Natick, MA, USA).     

永磁直驱风电系统网侧换流器混合控制策略研究

针对永磁直驱风电系统网侧换流器模型存在非线性和强耦合的特点,提出了一种非光滑控制和反推控制相结合的混合控制策略。在dq两相同步旋转坐标系下建立网侧换流器非线性数学模型,采用非光滑控制理论和反推控制方法分别设计了外环直流电压控制策略和内环电流控制策略。在外环控制方面,通过结合非光滑理论的有限时间控制方法和扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对于系统扰动的估计作用,设计了直流电压控制器。在内环控制方面,采用附加扰动补偿的反推控制方法进行设计,利用扩张状态观测器对外部扰动造成的系统内环不确定因素进行估计,将估计量引入到反推迭代控制律的设计中进行补偿,通过选择合适的Lyapunov函数,推导出内环电流反推控制律,使内环系统满足Lyapunov渐近稳定条件。仿真结果表明,与常规的PI线性控制策略相比,所提混合控制策略能够有效提高永磁直驱风电系统在电网扰动时的并网动态特性。     

基于DQ坐标系的单相三电平PWM整流器研究

为了实现牵引传动系统网侧电流正弦化、高功率因数和开关器件承受低电压,一种单相电压型三电平PWM整流器被采用。论文在分析其工作原理的基础上,将三相整流器中使用的DQ坐标系引入单相整流器,并建立了该PWM整流器在DQ坐标系下的数学模型。探讨了一种适用于单相两电平和三电平PWM整流器的DQ坐标系下的预测电流控制方法,通过计算仿真验证了该算法的可行性。     

针对并网型飞轮储能系统的双电流闭环比例谐振控制

文章提出一种适用于飞轮储能系统并网的双电流闭环控制方法。在电网侧及飞轮侧控制系统中同时引入比例谐振控制器,避免了比例积分（proportional integral,PI）控制器跟踪正弦电流存在稳态误差的缺点,提高了系统的稳定性及电网电能质量。同时,采用电容电流内环反馈控制抑制LCL滤波器的谐振尖峰,提高进网功率因数。在充电阶段,电网侧变换器采用电压外环控制方式,飞轮侧变换器采用转速外环控制方式;在待机及并网运行阶段,电网侧变换器采用电网侧电流外环电容电流内环的控制策略,飞轮侧变换器采用直流母线电压外环电流内环的控制策略,以稳定直流母线电压。采用广义根轨迹法对电网侧控制器参数进行设计。搭建了飞轮储能系统并网控制模型,仿真结果验证了文章控制策略的有效性。     

真驱永磁同步风力发电机组低电压穿越控制策略

分析直驱永磁同步风力发电机组（DDPMSG）在电网故障情况下的低电压运行特性,提出一种综合控制策略．包括通过变桨距控制实现最大风能追踪：控制发电机电磁功率以控制直流链及电网侧逆变器的功率;利用发电机侧功率控制网侧变流器的电流,实现直流链电压的稳定,以提高直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越能力,维持所并电网的运行稳定性。运用仿真分析软件PSCAD／EMTDC建立DDPMSG及其控制策略的仿真模型,仿真结果验证了所提策略的有效性和可行性。     

交流电网不平衡情况下电压源换相直流输电系统的控制策略

推导了交流电网不平衡情况下电压源换相高压直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)电磁暂态模型,提出了适用于该场合的抑制直流电压二次波动的控制策略。通过分析αβ坐标与dq+和dq-坐标之间的变换关系,得出结论：在正序旋转坐标下正序分量为直流量,负序分量是频率为100 Hz的交流量;而在负序旋转坐标下负序分量为直流量,正序分量是频率为100 Hz的交流量。通过简化交、直流侧电路,建立考虑换相电抗器损耗的交流系统不平衡情况下VSC-HVDC系统电磁暂态数学模型。为了抑制发生不平衡故障时直流电压的二次波动给VSC阀和直流电容器产生额外应力等问题,设计基于正、负序旋转坐标系的双电流内环控制器和直流电压外环控制器。仿真结果证明所提出的数学模型正确、可靠,所提出的控制策略能够有效地抑制直流电压二次波动。     

基于PIR控制器的CSC-DPMSG-WGS低电压穿越控制

提出了一种基于比例—积分—谐振(PIR)控制器,且适用于电流源型永磁直驱风力发电系统(CSC-DPMSG-WGS)的低电压穿越运行控制方案。根据所提出的方法,电网故障时,通过机侧变换器控制来限制风力发电机的电磁功率,以实现机侧和网侧的功率平衡;网侧控制器在正序旋转坐标系下采用PIR控制器同时对正负序电流进行无差控制,以消除两倍基频的功率波动,进而稳定直流电流。仿真与实验结果表明,所提出的控制方案在电网对称及不对称故障下均可有效降低直流电流波动,并实现电流源型永磁直驱风力发电系统的低电压穿越。