天然气管网压力联锁自动控制技术应用研究

为解决天然气管网压力能发电装置尤其是螺杆膨胀发电装置对天然气城市门站输气量变工况特性的适应能力及调压支路无缝切换等问题,设计了一种基于天然气压力能综合利用的压力联锁自动控制技术。该技术利用调压器及螺杆膨胀发电机组的压力反馈特性,通过压力联锁控制实现螺杆膨胀发电装置的变工况运行和调压支路的快速自动切换。通过工程实践,成功验证了压力联锁自动控制技术的可行性,为天然气压力能综合利用项目尤其是螺杆膨胀发电项目投资提供了安全、经济运行保障和性能保证。     

改进的光热复合压缩空气储能系统设计方案及其仿真分析

在现有光热复合压缩空气储能(ST-CAES)实验系统的基础上,提出了一种ST-CAES的改进设计方案。通过引入回热系统和双脉宽调制(PWM)变流技术,实现了压缩热的回收利用与"柔性"并网。从影响STCAES膨胀发电系统性能的热力学参数、最大效率控制2个方面开展稳态与动态研究,分别建立了稳态热力学模型和膨胀发电机最大效率转速模型。搭建了ST-CAES并网发电系统的动态仿真平台,仿真分析表明,采用压缩空气先由回热系统预热、再经太阳能集热系统加热的技术路线可进一步提升系统的储能效率;采用双PWM变流器接入电网的控制策略,可在满足负荷功率需求的前提下,实现膨胀发电系统最大效率运行。     

风电场相变储能膨胀发电系统容量配置方法

为提高风储发电系统可持续运行能力,提出改进的风电场相变储能膨胀发电系统,对该系统的最优容量选取办法进行了研究。首先采用中值滤波法对特定风电场历史年风电功率数据进行分解,根据风电场实际出力平稳分量与调度水平之间的功率差值制定相变储能膨胀发电系统分频控制策略;然后利用非参数估计计算满足给定风电可调度性置信度水平的系统最优功率交换水平。定义储能系统可持续运行能力评价指标,并与考虑功率投资成本、能量投资成本和保障系统可持续运行投资成本的综合经济学评价函数进行折中,计算系统最优能量交换水平。最后,以配备蒸汽直冲式双螺杆膨胀发电系统的风电场为例进行说明。     

模糊控制在变速恒频风电无功功率优化中的应用

分析了变速恒频风力发电机组的特性及运行原理,提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,确定定子无功参考功率,以提高机组运行效率和优化机组运行为目的的控制策略。在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了运行效率。     

热声发电系统蓄电池负载的最大功率控制策略

热声发电系统具有热转换效率高、运行可靠、污染少等优点。若将直线发电机发出的电能直接存储到蓄电池中,只有高于其端电压时才会工作,转换效率较低。为了使蓄电池负载获得最大功率,从而提高热声发电系统的运行效率,本文采用buck-boost变换电路对发电机输出的电压进行变换。通过对其动态方程的分析,得出了断流模式下蓄电池负载的最大功率控制策略。仿真结果表明,与直接充电方式相比,所采用的控制策略使蓄电池负载获得的功率提高了一倍以上。     

风电机组变增益组合控制技术研究

以捕获最大风力发电机组功率为目的,提出了变增益分段组合控制策略。该控制策略通过分析变速恒频风电机组主要采用的两种变速变距控制方法,根据功率-转速曲线,提出了变增益式分段组合控制策略,将变速恒频风电机组发电运行分成3个区域:低于切入风速,高于切入风速低于额定风速和高于额定风速,针对每个区域分别采用不同的变增益组合控制方法和实现方式;并通过Bladed软件仿真验证了组合控制策略的可行性,在不同运行区域控制结果能够满足控制策略的要求。     

主动配电网的6个主动与技术实现

提出了主动配电网(active distribution networks,ADN)的6个主动,即电网公司侧的主动规划、主动管理、主动控制与主动服务及用户侧的主动响应和分布式可再生能源发电侧的主动参与。在电网公司侧,强调对分布式可再生能源进行主动规划、对分布式发电进行主动管理和控制、对上级电网和用户提供主动服务。电网公司的主动规划、主动管理和主动控制可以在确保电网安全稳定运行的条件下,增强对分布式可再生能源发电的消纳能力;主动服务可以为配电网创新商业模式、扩展业务领域提供新的机遇。在用户侧,强调广大用户在力所能及的范围内,承担节能减排的责任,积极响应各种不同形式的需求侧激励措施。在分布式可再生能源发电侧,应充分考虑分布式发电机组对电网的影响,强调发电机组应积极采用有功功率控制和无功电压调节技术,主动参与电网的调度运行。基于上述分析讨论了主动配电网的技术实现,包括规划运行一体化的规划技术、充分考虑高渗透率光伏发电接入的运行控制技术、鼓励用户积极参与节能减排的需求侧响应技术和分布式可再生能源的功率控制技术。     

孤岛双馈风力发电机组最大风能捕获策略

在分析孤岛双馈风力发电机组最大风能捕获原理的基础上,提出了一种通过控制负载侧变换器功率使电机转速随风速变化以实现最大风能捕获的控制策略。首先,采用改进的孤岛双馈风力发电系统拓扑结构,分析其功率关系。其次,根据负载侧变换器的数学模型及系统功率关系,建立了孤岛双馈风力发电机组最大风能捕获的控制策略。最后,利用MATLAB/Simulink对不同风速下孤岛双馈风力发电机组的运行性能进行了分析和比较,结果验证了该控制策略的正确性与有效性。     

基于发电机运行优化的变速恒频风电控制策略

以变速恒频风力发电机组矢量控制系统d-q轴旋转坐标系为基础,分析了风力发电运行原理。提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,要求定子无功参考功率的确定以提高机组运行效率,优化机组运行为目的的控制策略,在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了其运行效率。     

变频器新应用——变速抽水蓄能水电机组

抽水发电机组是既能抽水又能发电的水电装备,主要用于抽水蓄能电站,也用于调水工程,常规机组恒速运行.为提高电能调控的快速性和灵活性,扩展水轮机运行范围和提高效率,随着变频技术发展,越来越多的机组改为变速运行.介绍了变速运行的优点以及两种变速方案和它们的变频器,阐述了两种变速运行的控制策略.     

开关磁阻电机系统恒功率输出控制研究

介绍了开关磁阻电机系统恒功率输出控制的原理,给出了两种恒功率输出控制策略及其实施方案。实验结果表明,电机运行状态下采用开关角控制策略,发电运行状态下采用相电压控制策略,开关磁阻电机具有较高的系统效率和较小的相电流峰值。     

无刷双馈风力发电机的控制策略与实现

为了探讨变速恒频(VSCF)控制的无刷双馈发电机(BDFM)风电系统的有效控制策略,在分析BDFM的结构特点和工作原理基础上,给出VSCF发电模式的控制方法,构建了转子转速约束下的电机d-q坐标系数学模型,推导出变速恒频运行模式的功率控制策略.根据BDFM的数学模型及功率控制策略,设计了电机侧与网侧均包含可双向变换的变频器主电路拓朴,实现了风力发电机的四象限平滑运行和VSCF的功率控制策略,并对BDFM发电系统的VSCF运行模式进行了仿真试验.仿真结果验证了本控制策略能够实现变速恒频发电,电机空载启动到1 050 r/min的响应时间为0.2 s,能对有功功率和无功功率解耦控制.     

变速变桨距风力发电机组控制策略优化

分析了变速变桨距风力发电机组的基本控制策略,提出一种放大过渡区的优化控制策略,用来消除额定功率运行点附近切换造成的功率波动及突变载荷等不利影响。依据优化的控制策略设计了三控制器平滑过渡方案,并结合先进的模糊神经网络控制算法,实现对该策略的最佳跟踪。运用Matlab仿真平台模拟了优化控制策略下的风力发电机组运行特性,结果表明所提控制策略使功率幅值降低了7.66％,突变载荷得以减缓,满足设计目的。     

双向叶轮直驱式潮流发电机及其最大功率控制系统研究

海洋能源是新能源中不可或缺的一种。由于海水的能量密度远远高于风能和太阳能,因此潮流发电在新能源领域一直是研究的新方向。潮流发电如何将产生的电能进行最大能量捕获,以及保持发电机处于最佳运行状态上,都是目前研究的重点。本文在潮流发电方向中,自主研制了一套潮流发电机组,为实验室模拟潮流以及实际海域发电提供良好的发电单元,并进一步设计出与之相配套的最大功率控制系统。该系统采用可应用于潮流发电的改进型最大功率跟踪(MPPT)控制算法;以及多电池均衡充电策略,即阶梯择优电池切换控制策略,保证潮流系统持续运行在最大功率。该控制系统在实际海域已进行实验和控制算法验证,为进一步探索潮流发电有深远的影响。     

变速变桨距风力发电机组控制策略改进与仿真

在分析变速变桨距风力发电机组基本控制策略的基础上,提出一种扩大过渡区的改进控制策略,用来消除额定功率运行点附近切换造成的功率波动及突变载荷等不利影响.依据改进的控制策略设计了3个控制器平滑过渡方案,实现对该策略的最佳跟踪.运用MATLAB仿真平台模拟了改进控制策略下的风力发电机组运行特性,结果表明了改进控制策略的正确性...     

基于功率回馈的光伏系统MPPT控制器研究

针对传统光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)技术变负载和环境条件下太阳能利用率低的缺点,根据光伏电池的动态输出特性以及闭环MPPT技术,在对MPPT控制器光伏电池组件进行理论和实验分析的基础上构建了Boost MPPT硬件电路,搭建了光伏发电系统试验台,设计了基于无损功率回馈法的MPPT控制器,进行了该控制策略与传统控制策略的传输效率对比研究,并将这种改进策略应用在光伏发电的最大功率追踪系统中。实验结果证明了该控制方法在提高变换器传输效率方面的作用及其在光伏系统应用中的优势。     

级联式电力电子变压器的主动非均衡功率控制

电力电子变压器是交直流混合配电网的关键设备,为提高级联式电力电子变压器轻载运行效率,文中结合混合脉宽调制技术的非均衡特性,提出一种基于功率主动非均衡控制的效率优化策略。通过输入级级联H桥变换器在混合脉宽调制下的损耗分析以及隔离双向DC/DC变换器的损耗分析,建立了级联式电力电子变压器运行效率模型,据此分析各单元功率非均衡分配以提升整体运行效率的可行性。对混合脉宽调制下各单元功率稳定运行范围进行了推导,并提出适用于系统轻载效率优化的功率主动非均衡控制策略。最后,通过实验对所提控制策略与传统功率均衡控制进行了对比验证,结果表明所提功率非均衡控制可降低轻载条件下的系统损耗,提高电力电子变压器的整体效率。     

变速变桨距风力发电机组控制策略优化

分析了变速变桨距风力发电机组的基本控制策略,提出一种放大过渡区的优化控制策略,用来消除额定功率运行点附近切换造成的功率波动及突变载荷等不利影响.依据优化的控制策略设计了三控制器平滑过渡方案,并结合先进的模糊神经网络控制算法,实现对该策略的最佳跟踪.运用Matlab仿真平台模拟了优化控制策略下的风力发电机组运行特性,结果表明所提控制策略使功率幅值降低了7.66%,突变载荷得以减缓,满足设计目的.     

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。     

微电网光伏发电系统控制与稳定性研究

在分析光伏电池原理及最大功率跟踪基础上,分析了含光伏发电系统的微电网模型。对光伏系统控制采用的是两级式控制,前级Boost DC/DC实现光伏阵列最大功率跟踪控制以稳定直流母线电压,并可升高电压以满足后级逆变器需要。后级为DC/AC逆变器,对逆变器采用V/f控制策略,此控制策略用以保证微电网的频率电压的稳定性。在Matlab/Simulink平台搭建含光伏发电系统的微电网仿真模型,分别对在并网运行时改变光照和在孤岛运行时改变负荷进行仿真,验证控制策略能够保证光伏发电系统的稳定运行。