含无功电流注入的光伏低电压穿越策略研究

针对光伏系统低电压穿越问题,为保证光伏在一定时间内不脱网连续运行且向电网提供无功电流,对光伏并网逆变器控制策略进行了研究。在考虑逆变器电流限制的情况下,提出了一种根据电压跌落情况向电网注入无功电流的低电压穿越策略。该策略在电压跌落不严重情况下,保持光伏有功功率输出不变,尽量提供无功功率;在电压跌落较严重情况下,光伏不输出有功功率,全部输出无功功率。同时在电网不对称故障下,引入了负序控制消除由负序分量引起的有功功率波动,并推导出了最大无功功率设定值计算公式。在PSCAD仿真环境下,验证了控制策略的合理性和有效性。研究结果表明,该控制策略能根据电压跌落情况充分利用光伏对有功功率和无功功率的控制能力,在一定情况下保证有功功率输出又能最大限度地提供无功功率,有助于并网点电压的恢复。     

直驱式永磁同步风力发电机组低电压穿越研究

本文对直驱式永磁同步风力发电机组的低电压穿越方案进行了研究,综述了国内外主要的LVRT方案,列举了改进的控制策略,并对常用的Crowbar保护方案进行了分类总结,讨论了各自的优缺点。分析表明,电网故障时可以采用多种方法结合的方式平稳实现LVRT。     

火电厂低电压穿越设备设计

火力发电机组为节能降耗,主要辅机均配备低压变频器。近年来,因电网故障引起辅机变频器故障,导致火电机组跳闸的事故时有发生,对电网稳定运行造成了严重威胁。为了保证电网及火电机组的安全稳定运行,在火电机组设计中需增加低电压穿越设备,现对低电压穿越装置的设计要求、运行原理、设计方案等进行简要介绍。     

直驱风电并网变流器的低电压穿越技术研究

风力发电作为可再生清洁能源的一种,近年来在国内电网中所占比重不断增加,而风电机组的低电压穿越能力密切影响着机组的安全稳定运行。现针对直驱型全功率风电变流器,在增加chopper电路及改进原有控制策略的基础上,成功实现了变流器的低电压穿越功能以及对电网的动态无功支撑;并开发样机进行试验,验证了该方案的有效性和合理性。     

双馈风力发电机低电压穿越技术综述

随着风力发电装机容量的不断扩大,具有低电压穿越能力(LVRT)已逐步成为风电场的要求。本文在目前国内外学者研究的基础上进行分析与总结,以期为风力发电系统中的系统低压穿越技术的研究提供支持。     

基于二阶广义积分器锁相环的低电压穿越技术研究

为了研究和提高电网不对称故障下直驱式风电系统的低电压穿越能力,在分析风力机、永磁同步发电机、变流器、二阶广义积分器等数学模型以及风电系统控制策略的基础上,提出在网侧控制器中加入二阶广义积分器锁相环取代原有的传统锁相环的方法。在Matlab/Simulink仿真环境中建立了系统的仿真模型,并对系统发生电压跌落故障时,两种控制策略下直驱式风电系统低电压穿越能力进行了仿真对比研究。仿真结果表明,提出的二阶广义积分器锁相环不仅可以消除网侧d、q轴电压的二倍频扰动,而且可以改善直流母线电压的波动,提高了锁相环的精度,同时改善了直驱式永磁同步风电系统的低电压穿越能力。     

基于直流母线电压控制的大功率光伏逆变器的低电压穿越的实现

基于对光伏逆变器直流母线电压的扰动,调节并网电流的给定值,实现对光伏阵列输入的最大功率跟踪。通过对母线电压的参考值的控制,调节逆变器功率变化的速度,满足低电压穿越标准对功率恢复速度的要求,同时引入对单相电压的虚拟三相构建法,快速获取每一相电压的瞬时幅值,实现对电网电压不平衡跌落的准确响应。实验结果验证了控制策略的有效性。     

永磁直驱风力发电机结构发展研究

直驱式永磁风力发电机具有高功率密度、高效率、高可靠性、低维护成本和电网兼容性好、低电压穿越能力强等优点而成为最具发展前景的风力发电解决方案。介绍了径向磁通、轴向磁通以及横向磁通电机的结构电机的特点以及应用情况,针对目前市场的主流径向磁通永磁风力发电机,综合考虑电机的轴承支撑方式、冷却方式以及内外转子结构,将其分成四种结构,并对每种结构形式的特点加以详细的分析和介绍,并指出各种结构电机的优缺点,对永磁风力发电机结构的发展趋势进行了阐述。     

整县区屋顶分布式光伏开发规划研究

针对整县区屋顶分布式光伏开发进行规划研究,首先摸查了整县区屋顶资源及光伏可建设规模,分析了区域高、中、低压配电网对分布式光伏的承载能力,然后提出了区域配电网建设投资需求,评估了分布式光伏接入对电网的影响,最后总结了开发过程存在的问题并提出了相应建议。     

给煤机变频器预防低电压穿越改造探讨

发电厂电力系统发生故障时,给煤机的电机会出现电压暂降、失电等情况,此时变频器低压保护动作,向监控系统发出停止信号,严重时会导致机组停机。现首先介绍变频器低压失电闭锁,然后指出低电压穿越对变频器的影响,最后基于低电压穿越装置的原理,阐述了变频器的技术改造方法,以供参考。     

双馈风电机组高电压穿越技术研究及测试研究

针对风电机组高电压穿越的问题,对双馈风电机组高电压穿越技术进行了模型仿真分析与现场测试验证。首先,对国内外主流电网运营商对高电压穿越的标准规范要求与技术指标进行了介绍;接着,根据双馈风电机组的特点,电网电压骤升故障对风机系统产生的危害进行了分析;然后,以WD100-2000型双馈风电机组为例,在Matlab/Simulink环境下建立了整机仿真模型,对电网电压骤升故障下双馈风电机组的动态特性进行了仿真分析。最后,联合中国电科院在张北现场进行了国内首次真正意义上的高电压穿越测试。仿真及现场测试结果均表明,机组能够顺利通过所有工况的高电压穿越测试,已经完全具备高电压穿越功能,对风电机组高电压穿越技术的研究及完善国内并网规则具有十分重要的意义。     

液压型风力发电机组低电压运行特性分析

以液压型风力发电机组为研究对象,分析机组在低电压工况下的运行特性。结合低电压穿越要求,完善并分析液压型风力发电机组工作原理。建立电压跌落时风力机、定量泵-变量马达液压调速系统以及发电机的暂态数学模型。以数学模型为基础搭建MATLAB/Simulink仿真平台,并在不同跌落深度下分别对三相电压等幅跌落、两相对地短路故障和单相对地短路故障进行低电压运行特性仿真分析。研究结果揭示了不同故障下机组低电压运行的特性规律,其中电流过载与电磁转矩产生脉振是机组低电压运行的重要表征现象。研究工作将为该机型低电压穿越控制提供一定的理论基础和技术手段。     

一种新的阻抗型电压跌落发生器设计

针对现有的阻抗型电压跌落发生器模拟电网电压跌落深度受限制的问题,提出一种基于串并联电阻、三相抽头变压器与限流电抗器等配合使用的电压跌落发生器拓扑结构。利用变压器副边不同抽头与电阻的组合模拟不同的电压跌落深度,设计的变压器限流电抗器在电压跌落和恢复期间投入,防止抽头电压等级切换而造成的电压冲击。基于50 kVA的电压跌落发生器样机实验结果表明,依据国家光伏太阳能及风能低电压测试标准,该设计可准确模拟不同等级的对称及不对称电压跌落,跌落暂态响应平稳无冲击,满足低电压穿越测试要求。     

液压型风力发电机组低电压穿越分层控制研究

为提高液压型风力发电机组的电网适应性和低电压穿越能力,针对机组低电压穿越过程中的能量调控问题,提出一种基于分层控制思想的低电压穿越控制方法,即设计出基于风力机调桨控制的顶层控制、基于变量马达摆角控制的中层控制和基于节流阀开度控制的底层控制。为实现机组在控制过程中多变量的协调控制,以风力机弃风最小、惯性储能最大和节流阀能耗最小为优化目标,采用二次规划算法对多目标控制律进行规划,得到了最优控制律。通过AMESim和MATLAB/Simulink软件对多目标控制策略进行仿真分析,利用液压型风力发电机组半物理试验平台对控制律进行了验证。结果表明,所提出的控制方法可以有效降低机组在低电压穿越过程中的剩余能量,降低对发电机的冲击,提高机组的适应性。     

PSS/E中的双馈风机模型

针对大型风电场接入电网带来的问题,采用PSS/E 32版本中的双馈式感应风力发电机(DFIG)模型进行了风电场特性及其并网的相关研究。首先对发电机-换流器模型(WT3G)、电气控制模型(WT3E)、风力机及传动轴系模型(WT3T)、桨距角控制模型(WT3P)以及保护模块的工作原理进行了详细分析,并针对WT3G的低压有功逻辑环节、WT3E无功通道中的无功控制和电压控制模块以及有功通道中的速度功率曲线、WT3P中桨距角控制的作用、WT3T中的气动力学模型进行了具体阐述,进而通过具有针对性的典型算例仿真,验证了双馈风机模型的特性和有效性。研究结果表明,闭环电压控制的参数输入对风机电压稳定性具有很大影响,此外PSS/E风机模型中不包含低电压穿越等保护模块,可通过自定义保护模块来满足电网技术规定的要求。     

双幅有源箝位谐振直流环节逆变器箝位电压平衡控制策略

针对微型功率双幅有源箝位谐振直流环节逆变器在正常工作过程中,传统箝位电压平衡母线短路控制策略带来损耗大的问题,开展了直流环节工作过程的分析,针对直流环节正常工作的情况下,箝位电容电压必须能平衡在设定值,提出了箝位电压平衡母线无短路控制策略,根据给出的损耗估算方法,通过Mathcad计算,对比了母线短路控制和无短路控制两种方式下的损耗,同时计算出了母线无短路控制箝位电容电压纹波不大于20%下的箝位电容参数。研究结果表明:微型功率ACRDCLI箝位电压平衡采用母线无短线控制,不但可以减少双幅有源箝位谐振直流环节逆变器的损耗,并且可以使用薄膜电容作为箝位电容,以达到微型功率ACRDCLI损耗低、寿命长的要求。     

Adaptive terminal sliding-mode control strategy for DC-DC buck converters

This paper presents an adaptive terminal sliding mode control (ATSMC) strategy for DC-DC buck converters. The idea behind this strategy is to use the terminal sliding mode control (TSMC) approach to assure finite time convergence of the output voltage error to the equilibrium point and integrate an adaptive law to the TSMC strategy so as to achieve a dynamic sliding line during the load variations. In addition, the influence of the controller parameters on the performance of closed-loop system is investigated. It is observed that the start up response of the output voltage becomes faster with increasing value of the fractional power used in the sliding function. On the other hand, the transient response of the output voltage, caused by the step change in the load, becomes faster with decreasing the value of the fractional power. Therefore, the value of fractional power is to be chosen to make a compromise between start up and transient responses of the converter. Performance of the proposed ATSMC strategy has been tested through computer simulations and experiments. The simulation results of the proposed ATSMC strategy are compared with the conventional SMC and TSMC strategies. It is shown that the ATSMC exhibits a considerable improvement in terms of a faster output voltage response during load changes.     

Unity power factor Converter based on a Fuzzy controller and Predictive Input Current

This paper proposes analysis and control of a single-phase power factor corrector (PFC). The proposed control is capable of achieving a unity power factor for each DC link voltage or load fluctuation. The method under study is composed of two intelligent approaches, a fuzzy logic controller to ensure an output voltage at a suitable value and predictive current control. The fuzzy controller is used with minimum rules to attain a low cost. The method is verified and discussed through simulation on the MATLAB/Simulink platform. It presents high dynamic performance under various parameter changes. Moreover, in order to examine and evaluate the method in real-time, a test bench is built using dSPACE 1104. The implantation of the proposed method is very easy and flexible and allows for operation under parameter variations. Additionally, the obtained results are very significant.