基于超级电容储能的大容量直驱风电机组低电压穿越策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)可用作大容量风电机组的换流器,其具有良好前景,但需要解决风电机组低电压故障时易脱网运行的问题。鉴于此,提出了一种基于超级电容储能的低电压穿越策略。考虑超级电容的利用效率和变流器的约束条件,通过DC-DC变换器对超级电容的储能模式进行控制,实现故障期间机、网侧的功率平衡,以稳定直流侧母线电压。按照海上风电场规定,确定了故障期间网侧MMC有功无功电流分配原则,向电网提供动态无功以帮助恢复电网电压。仿真结果表明,当并网点发生故障时,所提策略不仅能较好地稳定直流母线电压,保障了MMC功率器件安全运行,还可以补偿无功以改善电网电压,提高了大容量直驱风电机组的故障穿越能力和运行稳定性。     

应用超级电容提高风电系统低电压穿越能力

针对使用背靠背全功率变流器的永磁直驱风电系统,提出应用由超级电容和双向DC/DC变换器组成的储能系统提高风电机组的低电压穿越能力.研究永磁直驱风电系统的结构和控制策略,以及基于超级电容的储能系统平衡系统功率的特点,建立永磁直驱风电系统和基于超级电容的储能系统的模型,并给出控制策略和主要仿真参数.仿真结果显示,储能系统在电网电压发生跌落时,迅速平衡了直流母线两侧的功率变化,使直流母线电压保持稳定,并将风电机组与电网故障相隔离,保证风电机组继续向电网传输能量,从而提高风电系统的低电压穿越能力.     

超级电容储能和卸荷电路协调控制的永磁同步风电机组低电压穿越策略

针对永磁同步风力发电机组的低电压穿越问题,结合超级电容储能与卸荷电路的优点,提出了一种超级电容储能和卸荷电路协调控制的低电压穿越策略。当低电压故障发生时,在机组变流器的直流侧同时投入卸荷电阻和超级电容储能系统共同吸收故障期间的不平衡功率。在故障清除后,超级电容储能系统根据网侧变流器的运行状态将故障期间吸收的能量回馈电网。仿真结果表明,所提协调控制策略能在保证机组可靠实现故障穿越的同时,降低超级电容的设计容量和成本,并提高风能的利用率。     

超级电容提高双馈风电机组低电压穿越能力研究

为了提高双馈风电机组的低电压穿越能力,在变流器直流母线增加超级电容电路,通过超级电容与变流器的协调控制,不仅可以减小故障期间转矩不平衡,延长机组穿越时间,还可以注入一定的无功,支持系统电压恢复。     

永磁同步风电系统低电压穿越效果比较

通过对永磁同步风力发电机(PMSG)系统低电压穿越(LVRT)能力的研究,总结了实现LVRT的几种方法,列举出3种方法的局限性.研究了两种提高PMSG系统LVRT能力的方式:加装卸荷支路和应用超级电容.重点通过PSCAD/EMTDC仿真了当电网电压跌落时对不能实现LVRT的PMSG系统的影响.仿真比较了两种不同LVRT方式的效果,由仿真波形可以观察到应用超级电容方法解决PMSG系统LVRT的效果更好.     

超级电容储能的双馈风机低电压穿越能力研究

针对双馈风电机低电压穿越过程中存在的问题,在分析电压跌落时风机直流侧电压模型的基础上,提出了超级电容器经隔离型全桥DC/DC变换器并联在风机直流母线处.通过超级电容储能系统吸收电网低电压故障时在直流侧产生的不平衡功率,以此抑制直流母线过电压.为了满足电网低电压故障期间的无功需求,机侧变流器采用无功优先控制;网侧变流器则...     

基于超级电容蓄能的永磁同步海上风电低电压穿越研究

为避免电网电压跌落导致海上风电机组脱网运行,分析了直驱永磁同步海上风电系统的双PWM全功率变流器控制策略,提出了一种基于超级电容器蓄能的海上风电机组并网运行低电压穿越方案。在双向变流器的直流侧并联超级电容蓄能系统,利用超级电容来维持电网故障时的功率平衡,稳定直流侧母线电压。利用网侧变流器静止无功补偿运行模式控制无功电流输出,向电网提供无功功率支持。仿真结果表明了该方案在电网故障时,能有效抑制直流侧过电压,向电网提供无功功率,有利于电网故障恢复,提高了直驱永磁海上风电系统的低电压穿越能力。     

基于超级电容的永磁直驱风电机组低电压穿越控制研究

通过分析传统永磁直驱风电系统的低电压穿越能力的原理与存在问题,其中选用超级电容储能系统与合适的控制策略,采用综合的网侧变流器控制方法,从而建立了相应的永磁直驱风电系统的仿真模型。仿真结果表明,采用超级电容储能系统与合适的控制策略,可以改善永磁直驱风电机组的低电压穿越能力。     

基于超级电容的光伏并网低电压穿越控制策略研究

针对光伏系统在电网扰动或故障时突然脱网给电网带来严重后果,对基于超级电容的光伏并网系统的低电压穿越控制策略进行研究。在电网电压跌落时,通过控制超级电容吸收有功功率,平衡直流母线电压,减少光伏阵列注入逆变器的功率,防止逆变器过流。同时保证了逆变器的无功电流输出能力,支撑电网电压,实现系统的低电压穿越。利用系统仿真模型进行验证,结果表明该方法提高了光伏并网的低电压穿越能力,在保证光伏系统安全运行的同时,大大提高了无功支撑能力,稳定了电网电压,利于故障恢复。     

超级电容在风力发电中的应用及未来发展

从能源利用率最优化的角度出发,介绍了超级电容的发展、原理、结构、优势和一般的组成方式以及在风力发电中的应用现状及未来发展趋势.超级电容作为新能源中一种有较长发展前景的储能器件之一,对于平滑、缓冲不稳定电能的需求,改善电能质量具有重要意义.     

基于超级电容器的DFIG低电压穿越研究

为避免电网电压跌落时双馈异步风力发电机组脱网运行,分析了双馈异步风力发电系统双PWM变流器控制策略,提出了将超级电容器耦合于风电机组机侧变流器和网侧变流器之间的直流侧母线上的方法,从而借助超级电容器的功率快速吞吐能力实现网侧故障时机侧变流器与网侧变流器之间的功率平衡,有效地稳定了直流侧母线电压。基于MATLAB/SIMULINK仿真了双馈异步风力发电系统发生电压跌落故障,仿真结果表明超级电容器模块可以有效地减少故障期间的直流侧电压的干扰,能够在故障清除之后迅速且平稳地恢复有功功率。     

基于钒电池?超级电容混合储能技术的永磁同步风电机组低电压穿越能力提升研究

以基于双三电平变流器的2 MW直驱式永磁同步风力机组低电压穿越为研究对象,机侧变流器采用最大转矩电流比控制,对网侧变流器提出了新颖的稳态时单位功率因数控制、电网暂态故障时无功优先、有功受限协调控制策略。对全钒液流电池和超级电容进行等效电路模型分析,采用双向DC/DC变换电路作为混合储能系统和风力机组直流母线的接口,并定量模拟电网电压单相、三相深度跌落,对机组采用直流母线卸荷电路、改进控制策略以及混合储能方式实现低电压穿越进行了对比仿真。研究结果很好地说明:上述3种方案在严重的电网电压跌落情况下均可实现风电机组低电压穿越,钒电池?超级电容混合储能方式可以更好地提升机组低电压穿越能力,并加速系统有功恢复过程。     

基于储能的风电机组故障电压穿越自适应协调控制

为解决风电机组故障电压穿越所需储能容量大的问题,保证机组并网稳定性,提出一种基于储能的风电机组电压穿越自适应协调控制方法。所提控制方法在风电机组并网公共连接点处配置储能,根据储能与转子调节功率余量,引入自适应协调系数,实时分配储能补偿功率与转子惯性调节功率,实现风电机组与储能之间的协调控制。故障期间,转子能够及时响应并调节转速,使得转速保持在允许范围内,有利于风电机组承受长时间的连续电压穿越。同时,相较于无协调控制和固定比例系数协调控制,所提控制方法能够进一步减少故障期间所需储能补偿功率与容量。最后,建立双馈感应与永磁同步风电机组仿真模型,进行了电压连续穿越的对比仿真,同时搭建硬件在环实验平台,进行实验验证。仿真和实验结果证明了所提自适应协调控制策略的有效性。     

含飞轮储能单元的永磁直驱风电系统低电压穿越控制策略

在分析电网对称故障下含飞轮储能单元的永磁直驱风力发电系统运行行为的基础上,提出适于该类型风力发电系统的低电压穿越运行控制策略。所提出的控制策略通过协调控制电机侧变换器、电网侧变换器及飞轮电机变换器,在实现故障时系统直流链电压稳定控制的同时,可满足发电系统向电网注入一定无功功率的运行要求,有效增强了发电系统的低电压穿越运行性能。通过仿真计算,验证了所述控制策略的有效性。进一步分析了影响发电系统低电压穿越运行性能的因素,并对发电系统的低电压穿越能力进行了评估。     

超级电容储能系统在并网型风力发电系统中的应用

提出了一种采用超级电容储能系统来充当电能质量调节作用的并网式风力发电系统．分析了超级电容储能系统调节电能质量的作用．直流侧电压的调节方法。仿真结果证明了超级电容储能系统在改善电能质量方面的优越性能。     

三电平变换器在地铁超级电容储能中的应用

地铁超级电容储能系统具有双向稳压、功率密度高、充放电速度快和对交流电网无谐波污染等优点,是地铁再生电能吸收再利用的理想方案。DC/DC变换器作为地铁牵引网和超级电容之间的能量通道,是储能系统的核心。采用三电平DC/DC变换器,相对于两电平而言具有输入电压等级高、电流纹波小、效率高、体积小等优点。首先分析了三电平DC/DC变换器的工作原理,然后给出了超级电容及DC/DC变换器的设计方法,并详细设计了双闭环控制、前馈控制和均压策略,最后设计了1台最大功率为900 kW的超级电容储能系统,并搭建了PSCAD仿真模型,仿真结果验证了所设计的超级电容储能系统主电路和控制策略的合理性和可行性。     

超级电容在电梯节能中的应用

电梯作为位能性负载,节能潜力巨大。针对现有的回馈并网型电梯节能技术存在的并网谐波及干扰等问题,设计了基于超级电容储能装置的超级电容节能型电梯系统。通过双向DC-DC变换器实现电梯回馈能量的存储与再利用,利用紧急电源供给(EPS)装置实现辅助系统供电及紧急救援功能;同时针对电梯系统,对超级电容储能装置参数设计进行了研究,并给出了参数选择方法。仿真及样机实验结果表明,超级电容节能型电梯能够实现回馈能量的有效利用,节能效果提高26.0%。     

超级电容储能的并联电能质量调节器

提出了一种应用超级电容作为储能元件、综合改善电能质量的并联型电能质量调节装置。装置在系统正常运行条件下可以滤除负荷产生的谐波、补偿无功功率，而且利用超级电容极高的功率密度，补偿负荷的快速波动功率，使电源侧只需向负荷提供单位功率因数、预先设定的恒定有功功率。当系统发生短时供电中断时，装置的电源侧配置的固态高速开关动作，使其和负荷脱离系统，装置发挥UPS的作用，向负荷短时提供全部功率。仿真研究表明，并联电能质量调节器在有效改善负荷品质，提高电能质量的同时，增强了负荷的供电可靠性。     

双馈风电机组低电压穿越实验平台设计

随着风电机组大规模地接入电网,给电网安全带来了极大挑战.因此,为了保障电网运行安全,新的电网导则要求接入电网的风电机组必须具有低电压穿越(LVRT)能力.在此为了研究和验证实现双馈机组LVRT能力,保证风机不间断并网运行,主要阐述了双馈风电机组LVRT实验平台的设计和工作原理.最后基于设计的实验平台验证了双馈机组利用撬...     

采用计算机通讯的混合储能系统在光伏电站低电压穿越中的应用

近年来,由于具有绿色环保,取之不尽等特点,可再生能源发电系统成为全球研究热点之一。但是其存在着诸如低电压穿越等条件的限制,影响了新能源并网发电。文章以光伏电站为背景,首先提出利用混合储能系统协助光伏电站单台逆变器抵御低电压穿越的控制策略,采用滑动平均函数,提取低电压穿越时波动功率的直流分量,利用铅酸蓄电池和超级电容不同特性,使蓄电池吸收波动功率中直流缓变分量,保证能量平衡,超级电容处理交流突变分量,维持直流母线电压稳定。该控制策略既满足了光伏并网逆变器低电压穿越的要求,又保证了储能元器件的寿命。然后利用计算机网络通讯技术,通过合理配置不同并网逆变器蓄电池的SOC状态,保证光伏电站内部不同逆变器的蓄电池能量维持在合理范围,能够及时吸收或者释放能量。最后给出了逆变器控制策略的仿真和实验结果,同时也使用C#编写了蓄电池SOC管理软件,进行了测试,仿真和实验结果都验证了文中提出的控制策略的可行性。