飞轮电池提高离网型风力发电系统稳定性研究

针对目前风力发电系统中储能装置(化学电池)的不足,设计了采用飞轮电池作为离网型风力发电系统的储能装置,提出了飞轮电池快速充、放电的控制策略。在系统的充电方式下,采用了感应电机的矢量控制算法;放电方式下,采用了以直流母线电压为控制信号的控制策略实现了直流母线电压的自动调整,达到了稳定系统的直流母线电压的目的。仿真结果表明,该储能装置能实现稳定风电场直流母线电压的作用,从而有效地提高离网型风电场的电能质量和稳定性。     

双馈风力发电系统网侧低电压穿越控制策略研究

电网电压跌落是电网常见的故障之一,其会为风电机组的安全持续运行和维持电网的稳定埋下极大的安全隐患。为了解决此问题,论文简述了风力发电机组网侧变流器实现低电压穿越的现实技术方案,分析了电网电压跌落时直流母线电压波动机理,改进了网侧变流器实现低电压穿越的技术方案—前馈控制策略。仿真表明,文中设计的改进方案相较传统方案能减小了直流母线电压的波动,能使系统迅速恢复稳态。     

基于双PWM变换器的开关磁阻风力发电系统研究

为实现开关磁阻（SRG）风力发电系统中能量在电网与电机之间的双向流动,提出T一种基于双脉宽调制（PWM）变换器的控制方案。机侧变换器进行矢量控制,调节定子有功、无功功率;网侧变换器控制直流母线电压的稳定,调爷网侧功率因数。分析了双PWM变换器的数学模型,并在其d—q轴数学模型的基础上研究r网侧变换器的控制策略,讨论了通过电网电压定向矢量控制实现交流侧功率因数和直流母线电压控制的方法,并利用空间矢量调制方式（SVPWM）对网侧变换器进行控制。基于E述方案建立了SRG系统仿真模型,仿真结果表明,基于电网电压定向的双PWM变换器矢量控制策略能使SRG系统得到快速动态响应并实现高功率因数输出,从而满足变速恒频（VSCF）发电系统的要求。     

基于微分平坦理论的固态变压器两级联动控制

固态变压器(Solid State Transformer, SST)的直流端口可供电动汽车(Electric Vehicles, EV)和可再生能源发电设备接入直流微网，然而母线电压的稳定直接影响直流负载和电动汽车充电站的稳定运行，故保证直流母线电压的稳定至关重要。依据基尔霍夫电压定律和功率传输原理推出SST的一次侧直流母线电压不仅受网侧电压、电流的扰动影响，同时还与隔离级移相比、二次侧直流母线电压有关；基于微分平坦理论设计出SST的输入级和隔离级两级联动控制策略，通过前馈控制量和误差反馈补偿量能使一次侧直流母线电压较光滑地跟踪其参考值。最后在PSCAD平台搭建模型，针对多种工况进行仿真测试，结果表明所提控制策略优于传统的d-q解耦控制，能够更好地实现一次侧直流母线电压的稳定。     

直驱式风力发电系统低电压穿越技术仿真研究

给出了永磁直驱式风力发电系统的拓扑结构,分析了直流卸荷电路的工作原理和拓扑结构,建立了永磁风力发电系统模型,运用Matlab/Simulink平台搭建了基于直流卸荷电路的永磁直驱风力发电系统低电压穿越技术仿真模型。仿真结果验证了系统的可行性和电网电压跌落时系统良好的穿越性能。该系统为进一步的产品实现打下了基础。     

基于多机并联运行的分布式移动储能系统的离网控制技术

离网模式下微网运行时电压与电流的平稳性较差,容易导致分布式移动储能系统离网控制性能差,对此,提出基于多机并联运行的分布式移动储能系统离网控制方法。设计多机并联运行的分布式移动储能系统模型,合理分配并联多机的功率比例,通过电容电压外环电容电流内环双环控制技术,提高储能系统的动态性能与抗负荷扰动能力,实现对微网离网运行时电压与电流的平稳性控制。实验结果表明：向微网投入45 kW、10 kVar负荷时,所设计技术能够在投入负荷的第0.7 s时恢复电压并保持电压稳定;在2号储能系统投入时能够保持平稳电流,实现电流的均分,说明该方法能够有效控制离网运行状态下微网电压与电流的稳定性,实现对电流的均分,具有较好的控制性能。     

永磁直驱风电系统网侧变流器控制策略研究

介绍了永磁直驱风力发电系统网侧变流器的基本结构和工作原理。在建立了网侧变流器数学模型的基础上采用前馈解耦双闭环控制策略进行控制。实现了直流母线电压的稳定及有无功功率的解耦控制。针对传统PI控制器在跟踪和抗扰性能上无法同时达到最优的问题,提出一种基于二自由度PID控制的永磁直驱风力发电系统网侧变流器控制策略。并对二自由度PID控制器进行了化简得到一种简化的二自由度PID控制器。最后在Matlab/Simulink环境下对电网三相平衡状态、单相电压跌落状态及三相电压跌落状态的仿真实验验证了改进控制策略的有效性和正确性。     

基于低电压穿越的光伏发电系统控制研究

随着并入电网中光伏电站容量的增加，为保证电力系统的稳定运行，要求光伏电站在电压跌落期间不脱网运行，以两级式光伏发电系统为研究对象，在传统并网控制的基础上，研究了光伏发电系统低电压穿越控制策略。电网电压跌落时，为抑制直流侧过电压，应降低光伏阵列输出功率，前级光伏阵列+Boost电路由MPPT控制转为限功率控制；同时，为抑制交流侧过电流，后级DC/AC电路电压外环断开，重新分配电流内环有功和无功电流参考值，采用基于无功支撑的控制策略。通过仿真对比分析验证了控制方法的可行性。     

双馈风电机组网侧变换器哈密顿控制器设计

风力发电机组的发电过程,是通过网侧变换器输送稳定电压。由于电压受到变换器系统电感参数变化的影响,电压发生波动。为了抑制直流母线电压波动,提高母线电压的静态稳定性和动态响应速度,提出采用哈密顿能量理论的控制器设计方法,将网侧变换器的非线性系统转化为哈密顿系统模型,对双馈风力发电机组网侧变换器进行设计,使得系统的静态和动态性能得到改善。在Matlab上进行仿真,结果表明,改进的控制方法结构简单,系统稳定性好,且具有较强的鲁棒性,使电压波动小,能够快速稳定控制直流母线电压。     

飞轮电池在离网型风力发电系统中的应用

针对目前风力发电系统中储能装置(蓄电池)寿命短、充放电效率低的问题,提出采用飞轮电池作为储能装置的方案,分析了飞轮电池的d-q模型及其充放电控制策略。在飞轮电池充电控制过程中,采用基于转子磁场定向的矢量控制策略;在放电控制过程中,采用以直流母线电压为控制对象的控制策略。仿真结果表明,采用飞轮电池作为离网型风力发电系统的能量缓冲装置,能够有效稳定离网型风力发电系统的直流母线电压,提高其电能质量和稳定性。     

环状柔直中压配电网暂态电压稳定性研究

该文运用Matlab/Simulink建立了一个典型环状柔直中压配电网的仿真模型,研究了环状柔直中压配电网发生各类直流侧故障对直流母线、负荷侧母线暂态电压稳定性的影响。直流线路发生单极断线故障时,直流母线极间电压和负荷侧母线电压不发生变化。直流线路发生单极接地故障时,直流母线正负极电压发生严重的不平衡和单极电压失稳现象,但极间电压和负荷侧母线电压能够快速恢复暂态电压稳定,清除故障可使直流母线正负极电压快速恢复平衡和稳定。直流线路发生双极短路故障时,直流母线极间电压和负荷侧母线电压快速崩溃,在故障临界清除时间内清除故障可使极间电压和负荷侧母线电压快速恢复稳定。     

双馈风力发电系统功率解耦控制策略仿真研究

研究风力发电机功率效率优化控制问题,由于外部风力环境变化较大,应保证变换器的稳定性控制。传统的控制方法不但动态和稳态性能差,而且控制策略比较复杂。为了改善控制效果,提高直流电压利用率,采用了SVPWM调制技术,并提出了一种功率解耦控制策略的双脉宽调制(PWM)变换器控制方案。网侧变换器控制直流母线电压的稳定并调节网侧功率因数,转子侧变换器进行矢量解耦控制,调节定子有功和无功功率。仿真结果表明,控制策略能够快速跟踪风速变化,维持直流侧母线电压恒定,输出的电流为正弦波,并且与电网电压同频同相,满足并网条件,实现有功和无功功率的独立调节,对并网风力发电系统的设计研究提供有意义的参考。     

不对称故障下两级式光伏逆变器的LVRT策略

为提升基于Boost电路的两级式光伏逆变器的并网运行稳定性,研究了不对称故障下光伏逆变器的运行特性,提出了以Boost调节直流母线电压配合负序电压前馈的电流控制策略,来实现低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)。首先,分析了两级式光伏逆变器的常规Boost电压控制模式和电流控制策略。在电网故障时通过引入基于故障前光伏阵列最大功率点电压前馈的母线电压控制外环改变Boost电压控制模式,以稳定直流母线电压和防止逆变器过流。接着,为在不对称故障期间控制并网电流三相对称,提出了基于电网负序电压前馈的电流控制策略;结合根据电压跌落深度直接给定参考值的方式调节输出电流,为电网提供无功功率支撑;为实现前述电流控制,设计了基于二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator,SOGI)的正负序分离锁相模块。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建100 kW光伏逆变器模型进行控制策略验证,结果表明该策略在单相电压跌落至0.2 p.u时仍能快速有效地抑制直流母线电压升高,使光伏逆变器安全地实现低电压穿越。     

考虑LVRT能力的风电场联络线距离保护研究

具备低电压穿越(LVRT)能力的风电场能够在系统故障及电网电压跌落期间连续运行,因此,对具备LVRT能力的风电场联络线距离保护配置时,要综合考虑风电场LVRT时间。本文采用卸荷保护电路措施来提高永磁直驱风机(PMSG)的LVRT的能力,通过分析风电场LVRT与风机低电压保护动作时间配合关系,提出风电场联络线的距离保护时间配合的改进方案,最后仿真验证了提出方案的有效性和可行性。     

基于储能系统的低压配电网三相不平衡治理方法研究

针对低压配电网的负荷过重且分配不均导致低压配电侧三相不平衡现象恶化的问题,提出了一种考虑储能调节与换相开关协调运行的低压配电网三相不平衡治理方法。在传统换相开关方法的基础上增加储能系统对三相负荷进行削峰填谷。考虑三相不平衡度、换相开关动作次数以及运行成本最小,建立了储能调节与换相开关多时段协调控制模型,利用CPLEX算法包求出全局最优解,并建立考虑储能的换相开关控制策略。仿真结果表明,所提治理方法能有效改善负荷接入不均导致的三相不平衡现象,延长了换相开关使用寿命,保持了系统稳定运行,为三相不平衡治理提供了一种新的可能性。     

基于滑模控制的独立光伏发电系统控制策略

针对独立运行的光伏发电系统,提出了基于滑模控制的最大功率跟踪(MPPT)策略;针对光伏微源输出功率随机性引起的逆变器输入侧直流母线电压波动,通过储能控制实现电压稳定;针对负载变化引起的系统输出电压波动,设计了系统输出电压电流双闭环控制器。通过MatLab/Simulink对提出控制策略进行了仿真验证。分析结果表明,所提出滑模控制策略可实现光伏电池的MPPT;储能控制策略可有效抑制光伏微源输出功率波动引起的直流母线电压波动;输出电压控制策略能稳定系统电压,确保安全可靠运行。     

双馈风电变流器低电压穿越下Crowbar电阻的优化设计

随着风电场大规模接入电网,新的并网规范要求风力发电机组必须具有低电压穿越能力.双馈型异步发电机(DFIG)采用转子侧并联Crowbar电阻的方式限制电压跌落时转子产生的过电流,从而实现DFIG的低电压穿越运行.文章在推导了电网电压跌落下DFIG定转子电流数学模型的基础上,分析了Crowbar电阻对DFIG运行性能的影响...     

电网电压不对称跌落下直驱风电系统控制策略

针对电网电压不对称跌落下直驱风电系统并网运行过程中出现的直流环节过电压、并网电流畸变、并网功率波动问题,在直驱风电系统并网变换器的直流环节并联超导磁储能系统;同时在分析电网电压不对称跌落下网侧变换器数学模型的基础上,采用抑制并网功率波动的正负序电流控制对网侧变换器的控制策略加以改进,从而稳定直流环节电压、改善并网电流品质、抑制并网功率波动。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

三相负荷平衡的光伏逆变器与充电桩协调优化控制策略

平衡的三相四线制或五线制低压配电网能夠显著增加对分布式电源、电动汽车的接纳能力。大量光伏发电、电动汽车接入低压配电网可能导致网损大幅增加,三相不平衡加剧,配变过载,电压越限,威胁配电网的安全、经济运行。针对已有的负荷平衡方法代价高、适应性低的不足,从将重载相负荷转移至轻载相的基本原理出发,提出了在配电网中配置多副公共直流母线,设计了两种将位置相近、从不同相接入的光伏逆变器、充电桩直流侧连接至此共同直流母线的具有不同结构与造价的方案。构建了光伏逆变器、充电桩协调优化控制的线性约束混合整数二次规划的模型。模型的目标函数能够兼顾降损与平衡负荷。采用实际71节点低压配电系统仿真计算,与无序充电及经典方法进行了对比,验证了所提方法计算速度快,能夠满足在线运行的要求,具有完全平衡三相负荷,降低网损,削峰填谷,改善供电电压质量等优越性能。#$NL关键词: 光伏发电;电动汽车;配电网;协调优化控制;三相不平衡     

电网电压不对称跌落下直驱风电系统控制策略

针对电网电压不对称跌落下直驱风电系统并网运行过程中出现的直流环节过电压、并网电流畸变、并网功率波动问题,在直驱风电系统并网变换器的直流环节并联超导磁储能系统;同时在分析电网电压不对称跌落下网侧变换器数学模型的基础上,采用抑制并网功率波动的正负序电流控制对网侧变换器的控制策略加以改进,从而稳定直流环节电压、改善并网电流品质、抑制并网功率波动。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。