永磁直驱风电系统电机侧变流器的研制

使用永磁同步发电机的直驱型风力发电系统目前的发展很快,采用背靠背变流器作为直驱风电系统全功率变流器具有优良的性能,受到了广泛关注。对背靠背全功率变流器中电机侧变流器的工作原理和PMSG的控制策略进行了详细说明,对其稳态和动态性能进行了仿真分析。构建了实验系统,实现了电机侧变流器对发电机的矢量控制,能够方便地实现发电和电动状态运行。仿真和实验结果表明,采用PWM变流器作为永磁直驱风电系统电机侧变流器,可以实现对PMSG的优良控制,并为向电网输送优质的电能提供保证。     

永磁直驱风力发电机滑模变结构直接功率控制

对永磁直驱风力发电机变流器脉宽调制策略及机侧控制模式进行了分析。提出滑模变结构永磁直驱风力发电机直接功率控制,结合风能最大功率跟踪控制策略定叶尖速比法和机组恒定气隙磁链控制设计滑模变结构直接功率控制器,其机侧脉宽调制开关频率恒定、无需同步旋转坐标变换及机端电压相位信息,能有效减小机侧变流器容量且控制结构简单,动态性能优良。仿真研究验证了所提理论分析方法和控制策略的正确性和有效性。     

永磁直驱风电机组改善系统阻尼的控制技术

永磁直驱风力发电机组抑制系统功率振荡的阻尼作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性.本文在分析永磁直驱风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究具备故障穿越能力的永磁直驱风电机组的无功调制与系统功率振荡的关系,提出了永磁直驱风电机组的无功附加阻尼控制策略.利用MATLAB/Simulink仿真软件对含永磁直驱风电机组的区域电网进行仿真分析,验证了在所提控制策略下,永磁直驱风电机组能够利用其无功功率的调节能力,抑制故障后系统持续振荡的功率,从而提高了基于永磁直驱风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统的阻尼特性.     

永磁直驱风电系统永磁同步发电机单位功率因数控制

使用永磁同步发电机（PMSG）的直驱风电系统目前发展得很快,选择合适的PMSG控制策略对系统性能非常重要。采用单位功率因数（UPF）控制方法对PMSG进行控制,可以降低永磁直驱风电系统变流器的功率等级,节省变流器容量;同时使用高精度增量式编码器对电机转速和相位进行测量。仿真和试验结果证明了UPF控制策略的有效性。     

永磁直驱风电系统永磁同步发电机单位功率因数控制

使用永磁同步发电机(PMSG)的直驱风电系统目前发展得很快,选择合适的PMSG控制策略对系统性能非常重要.采用单位功率因数(UPF)控制方法对PMSG进行控制,可以降低永磁直驱风电系统变流器的功率等级,节省变流器容量;同时使用高精度增量式编码器对电机转速和相位进行测量.仿真和试验结果证明了UPF控制策略的有效性.     

永磁直驱风电变流器控制策略及仿真研究

根据矢量控制原理提出了机侧和网侧PWM变流器的控制策略,分析了永磁直驱风电系统双PWM变流器的电路结构及其工作原理,建立了永磁直驱风电系统中包括风力机、传动系统、永磁同步发电机、双PWM变流器等各部分的数学模型;在MATLAB/SIMULINK仿真环境中建立了永磁直驱风电系统的仿真模型并进行了动态仿真。仿真结果表明:采用双PWM变流器的永磁直驱风电系统具有优良的动、静态性能,可以良好的控制永磁同步发电机,最终输入电网的电压、电流波形接近正弦且谐波含量小。验证了系统仿真模型的正确性和所提出双PWM变流器控制策略的有效性。     

永磁直驱风电机组的直接电流矢量最优控制

永磁直驱风电机组采用传统的矢量控制策略虽然具有算法简单、实施可靠等优点,但也存在动态响应慢、控制链路存在耦合的问题。针对这个问题,提出一种永磁直驱风力发电机组的直接电流矢量最优控制策略。新型控制策略是在永磁直驱风电机组传统dq矢量控制基础上,略微改进了控制结构,结合最优控制理论原理,引入非线性约束,并同时应用到风电变流器机侧和网侧控制中,实现了最大功率点跟踪、无功功率输出控制和电网电压支持等功能。最后,为了验证控制策略的有效性,基于MATLAB/Simulink平台搭建了永磁直驱风电机组仿真模型,并使用了传统矢量控制器和新型控制器进行了仿真对比研究。计算结果表明,使用新型直接电流矢量最优控制时,各方面控制性能明显优于传统矢量控制。     

一种PMSG的近似UPF控制方法研究

永磁同步发电机目前在各种驱动系统中的应用越来越多,采用单位功率因数控制方法对PMSG进行控制,可以降低变流器的功率等级,但是常规的UPF控制实现比较复杂.采用一种近似UPF控制方法,在电机参数满足一定假设条件的情况下,对PMSG的UPF控制方法进行简化,并将这种方法应用于永磁直驱风电实验系统中.仿真和实验结果证实了所采用的PMSG近似UPF控制策略的有效性.表明所提出的近似UPF控制策略可以基本实现永磁直驱风电系统PMSG的单位功率因数控制,获得良好的控制效果.     

无速度传感器控制永磁直驱风电变流器的研制

常规数字式编码器在风力发电中的应用存在容易受干扰等问题.在分析直驱型变速恒频风电系统背靠背变流器工作原理的基础上,采用锁相环无速度传感器控制策略对永磁同步发电机的速度和相位进行观测,对其工作原理和实现方法进行了分析.建立了永磁直驱风电系统仿真模型和实验样机,并对所提控制策略进行了仿真和实验验证.仿真与实验结果表明,锁相环无速度传感器控制能够准确获取电机转速与角度信息,响应速度快、电流控制效果好,具有较好的稳态与动态性能,经过进一步优化,特别是提高低速段性能后,可以在直驱风电系统中替代常规编码器实现对永磁同步发电机的控制.     

含飞轮储能的直驱风电系统功率平滑控制策略研究

在分析永磁直驱风电系统的运行特性和控制方式的基础上,提出了一种在无需测量风速的条件下,利用飞轮储能系统来平滑永磁直驱风电系统输出功率的控制系统和相关控制策略,该方法不仅能有效减小风力发电接入电网的功率波动,同时也有利于发电机变流器直流侧电压的稳定。通过对全风况下含飞轮储能单元的永磁直驱风电系统进行仿真分析,表明所提的控制策略在最大程度利用风能的同时,也能较好地实现输出有功功率的平滑控制,进而改善电网电能质量。     

基于DSA功率预测模型的风电分层有功调度控制策略

为了增强含高渗透率风电电网的消纳能力,提高控制精度与运行经济性,提出了一种改进的基于双层递阶自适应模糊系统（double stage hierarchical ANFIS（adaptive neuro-fuzzy inference system）,DSA）功率预测模型的风电分层有功调度控制策略。将有功调度分为系统层、风电场群层、分群子场层、风机机组层与反馈校正层,结合DSA模型对风电场超短期风电功率进行预测,考虑电网与机组安全运行等约束条件,给出了各个层级之间的协调控制关系与每个层级相应的功率分配方法,同时以滚动优化对误差进行校正。最后通过算例对所提控制策略的有效性进行分析验证,结果显示,所提控制策略在功率波动较大情况下其控制精度高,并且能有效减少风机启停次数,降低系统网损。     

一种小型永磁同步风电系统最大功率跟踪控制方法

通过对新型小型风力发电系统分析,提出了一种最大功率跟踪控制的方法.通过控制新型永磁同步发电机的电磁转矩,间接地控制风力机的机械转矩,使风力机在额定风速以下以最佳尖速比运行,自动跟踪其最大功率点.对系统进行了仿真,结果表明,控制方法是切实可行的.     

基于模型预测的PWM整流器直接功率控制

提出了一种新型的控制策略,将模型预测(Model Predict Control,MPC)控制应用于PWM整流器的直接功率控制(Direct Power Control,DPC)中。这种控制方法是在开关频率固定的情况下以功率误差最小为原则来选择最佳的电压矢量。此外,还设计了控制延时补偿方案,用以消除控制延时所产生的功率误差。实验结果表明这种控制策略不仅实现了网侧电流正弦化和单位功率因数,而且还获得了更好的稳态性能和更快的动态响应速度。该控制策略以新颖的方法实现了定频直接功率控制,简化了整流器系统参数的设计。     

电压源型直流输电变流器的直接功率控制研究

针对风电场并网电压源直流输电系统,在αβ坐标系下VSC-HVDC系统离散化数学模型基础上,结合瞬时功率理论和空间矢量脉冲宽度调制,提出了一种适用于VSC-HVDC系统的新开关表的直接功率控制。其中,风电场侧采用定有功功率和无功功率,电网侧采用定直流电压和无功功率,利用MATLAB/Simulink搭建相应的仿真模型,通过对有功、无功阶跃突变工况的仿真分析,验证了该方案的有效性和可行性,为风电场并网电压源高压直流输电系统提供了一种可行的控制方案。     

计及风电的电网调度与控制架构分析

近年来我国的风电快速发展,局部地区的风电穿透率已经较高,这给传统的电网有功、无功调度与控制系统带来了很大的挑战。分析和总结风电的基本特性,包括波动性、不完全可预测性、低可控性等,以及我国风电一些特殊性如集中开发、远距离传输和直接接入主网等。详细分析了风电接入后需要对传统调度与控制系统做的改进工作,以及计及风电的调度与控制系统的整体框架。研究认为,在有功方面应按照三次、二次、一次频率控制的顺序开展研究与应用,在无功方面则应按照一次、二次、三次电压控制的顺序。同时也讨论了有功、无功调度与控制在发展路线上存在不同之处的内在原因。     

光热电站促进风电消纳的电力系统优化调度*

针对风电并网消纳困难问题,文中利用光热电站中蓄热系统的可调度性和电加热装置自身的消纳能力,提出一种光热电站促进风电消纳的电力系统优化调度方法。该方法以一种光热-风电系统结构为基础,分析光热电站的内部简化模型和风电功率爬坡事件的短时间尺度辨识方法。然后以系统综合成本最低为目标,考虑各种机组的运行特性和约束条件,建立光热-风电优化模型,对系统进行优化调度。利用MATLAB优化工具箱在IEEE-RTS24节点系统上对该方法进行仿真验证。结果表明,高比例风电并网时,光热电站的参与可以缓解系统中火电机组快速出力调节的压力,在保证系统运行经济性的同时,促进风电并网消纳。     

含风电接入的省地双向互动协调无功电压控制

为应对规模化风电接入对电网无功电压运行和控制的影响,结合现场实际,提出并实现了一种跨电压等级风电汇集区域风电场与传统电厂的无功电压协调控制方法。在控制中心内,研究并提出计及风功率波动和电网N-1安全约束的敏捷电压控制方法,该方法通过控制周期和控制模型的自适应调整,充分挖掘省调直控风电场的无功电压调节能力,抑制风电波动对电网电压的影响,保留足够的传统发电机动态无功储备。在控制中心间,研究并提出计及风电场调节能力的省地双向互动协调控制方法,通过地区电网内风电场与地调直控变电站的协调控制,发挥地调直控风电场的调节能力,减少地调直控变电站的电容电抗器动作次数,通过省地双向互动协调,协调省地双方无功调节资源,支撑末端地区电网电压,提高电网整体运行的安全性和经济性。所研发的实际控制系统已在江苏电网应用,仿真运行和实际闭环结果证明了该方法的有效性。     

直驱风电系统中并联逆变器的仿真建模与分析

直接驱动型风力发电系统需要全功率变流器,三相PWM变流器并联运行为首选方案。由于直接并联时产生的零序环流会造成环流损耗甚至功率器件损坏,所以必须加以抑制。为此,深入分析了PWM变流器直接并联时环流产生的机理及采用SVM算法进行调制时零矢量对于环流的影响,并在此基础上提出了基于变化零矢量的SVM环流控制方法;在Matlab/Simulink7.1中建立了3个逆变器模块直接并联的仿真模型并给出了各逆变器的控制框图,利用s函数完成了控制算法的实现。仿真表明:这种并联方案有利于模块化设计,所提的环流控制方法可行,各逆变器模块均流较好,且能够实现电网侧有功和无功功率的独立解耦控制。     

含高渗透率风电的电力系统小干扰概率稳定性研究综述

随着以风电为代表的新能源规模开发利用,传统电力系统的结构特性发生了改变,风电并网对系统的稳定运行及控制带来了新的挑战。从风力发电的基本特性出发,归纳风电并网对系统小干扰概率稳定性研究的最新动向和进展,阐述改善风电并网后电力系统小干扰概率稳定性相关控制措施,最后对该领域的未来发展方向进行讨论,以期为大规模风电并网后对系统小干扰概率稳定性研究提供借鉴。