双馈风力发电系统故障不脱网运行能力研究

论述了变速双馈风力发电系统电网故障时的控制策略,提出了电网故障时转子过流保护、机械振荡阻尼控制、电压支持控制和无功功率泵升控制等策略,并通过仿真分析了三相短路故障时变速双馈风电系统的动态性能,采用该文的控制策略可有效保护变换器,抑制机械振荡,提供一定的电压支持和无功功率泵升能力,使双馈风电系统具有较好的故障不脱网运行能力,并提高了整个电力系统的稳定性.     

稳态约束下的风电场最优控制策略选择

对采用不同控制策略的风电场接人系统进行了稳态分析,通过绘制不同控制策略下风电场公共接入点（PCC点）、地区电网电压中枢点和重要变电站的P-U曲线,分析了风电接人后地区电网的电压、网损变化;对采用不同控制策略的风电场最大接人容量进行了研究;最后,在不同的稳态约束下,讨论了风电接人系统的最优控制策略的选择问题。     

直驱永磁风力发电系统电网侧变换器的模糊功率控制

针对基于储能的并网永磁直驱风力发电系统的运行特点,提出了一种对电网侧变换器的模糊功率控制策略,当电网发生电压瞬时跌落时使电网侧变换器运行在模糊功率控制模式,依据电网电压跌落深度及风机输出功率大小通过模糊控制器来确定发出无功电流的大小,从而使风电系统能够适度地向电网提供一定的无功功率来支撑电网电压。仿真结果表明,所提出的控制策略正确、有效。     

基于二阶广义积分的风电系统电压跌落检测法

随着风力发电装机容量的不断增大,风电在电网中所占比重也越来越高,这就要求并网风电系统应具有低电压穿透能力。在电网电压发生跌落的情况下,为了使风电系统保持并网状态,对电网进行支撑并穿越故障,文章提出一种准确的、快速的电网故障电压检测方法——正序电压检测方法。该方法能在电网电压发生故障下做出快速的、精准的频率自适应响应。该电压检测系统包括正交信号发生器(QSG)、正序分量计算(PSC)和锁相环(PLL)3部分,系统中应用了二阶广义积分正交信号发生器。系统的输入为电网电压,输出为实时的相位角、正序电压分量和故障信号。通过对系统研究和仿真,表明该系统在电网发生故障时可有效地检测到故障信号。     

电网电压不对称故障时双馈风电机组多目标优化控制

文章首先对电网不对称故障对双馈风电机组造成的影响进行分析,采用转子侧和网侧变换器的比例积分谐振控制器(PIR)来简化传统低压穿越控制结构;通过引入两个可调参数,从而对前馈量进行调节来得到不对称故障期间双馈电机的多目标优化控制策略;在仔细研究模型的基础上,通过对电网电压不对称故障时双馈风电机组的多目标优化控制的PSCAD模型进行仿真试验,仿真结果表明,该方案对于电网电压不对称故障时的LVRT有一定的可行性。     

超导储能对并网型风电场运行性能影响的仿真分析

采用超导储能(SMES)可以改善风电场并网运行的稳定性,针对风电系统中出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出利用超导储能安装点的电压偏差信号作为超导储能有功控制器的控制策略。为了验证这种策略的有效性,建立了风电机组和超导储能装置的数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件搭建了风电场接入电网后的仿真模型。仿真结果表明,采用该控制策略不仅可以在网络故障后有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的功率输出,降低风电场对电网的冲击。     

基于改进网侧控制策略的半直驱风电系统FFRT研究

[目的]为改进半直驱风电系统的故障电压穿越（Flexible Fault Ride Through, FFRT）能力,提出采用电网故障时无功优先的改进网侧控制策略。[方法]在分析传统网侧控制策略的基础上,根据最新的故障电压穿越能力测试规程在传统网侧控制加入无功优先控制,在电网暂态故障期间优先向电网注入无功电流支撑电网电压恢复。根据改进网侧控制策略,对电网深度跌落和升高时采用卸荷电路结合改进网侧控制策略实现了风电机组的FFRT仿真运行,结合某项目6 MW半直驱风电机组,采用移动故障电压穿越测试设备进行故障电压现场测试。[结果]测试和仿真结果表明,改进网侧控制策略可提升半直驱风电系统的FFRT运行,无功电流稳定控制。[结论]改进网侧控制策略可在多种对称低电压/高电压故障工况和不对称高电压故障工况下优先向电网注入对应的稳定无功电流,有利于辅助电网电压恢复和提升半直驱风电系统的FFRT能力。     

基于动态一致性算法的微电网无功功率分布式二级控制策略

微电网在孤岛模式运行时,由于线路存在阻抗效应,传统下垂控制无法精准分配输出的无功功率,而且通讯网络复杂,容易造成系统崩溃。文章提出了一种基于动态一致性算法的无功功率分布式二级控制策略,通过设计二级控制规律,将下垂控制和分布式二级控制相结合,在本地下垂控制器中,引入比例-积分控制器,对下垂特性曲线的参考电压进行自适应调节,实现了无功功率与线路阻抗和下垂系数的解耦;通过动态一致性算法实现分布式控制,构建稀疏的通信网络,由本地控制器进行自身决策。仿真分析及结果验证,当负荷突变和通信故障时,与离散平均一致性的分布式控制策略相比,文章所提策略有较好的动态性能。     

海上风电经柔直送出系统受端交流故障联合穿越控制策略北大核心CSCD

针对传统故障穿越控制存在的风电场减载响应慢、直流耗能装置成本高等问题,文章提出一种风电场快速降压减载和直流耗能装置配合的受端交流故障联合穿越控制策略。通过阐明受端电网故障时的直流过电压机理,分析送端系统交流电压与风场侧电流、直流侧电压的耦合关系,提出了基于前馈直流电压补偿的送端换流站降压法;根据风电并网导则确定风电场稳定运行域,基于风电场减载裕度优化直流耗能装置容量,提出了受端交流故障时风电场降压减载和直流耗能装置联合的穿越控制动作时序;基于PSCAD软件搭建某海上风电柔直工程的电磁暂态模型。不同工况的仿真结果表明,文章所提出的联合穿越控制方法能够减少直流耗能装置的配置容量,并提升海上风电柔直送出系统的故障穿越能力。     

可降低母线电压波动的两级式光伏发电系统低电压穿越策略

为提高两级式光伏发电系统的低电压穿越能力和直流母线电压的稳定性,提出了一种新型的低电压穿越控制策略,该控制策略采用无差拍控制,并结合电流预测算法,提高系统响应速度。在电网电压检测方面,采用了基于正序分量的二阶广义积分器的锁相环技术,实现了精确锁相和电网电压的正负序分离;在直流母线电压控制方面,引入瞬时电流前馈补偿,降低了故障期间直流母线电压的波动;在低电压穿越期间,发出无功功率支撑电网电压的恢复,满足技术要求。最后在Matlab/Simulink中建立了仿真模型,仿真结果表明了文章所提控制策略的可行性。     

Doubly-fed induction generator drive based WECS using fuzzy logic controller

The purpose of this paper is to improve the control performance of the variable speed, constant frequency doubly-fed induction generator in the wind turbine generation system by using fuzzy logic controllers. The control of the rotor-side converter is realized by stator flux oriented control, whereas the control of the grid-side converter is performed by a control strategy based on grid voltage orientation to maintain the DC-link voltage stability. An intelligent fuzzy inference system is proposed as an alternative of the conventional proportional and integral (PI) controller to overcome any disturbance, such as fast wind speed variation, short grid voltage fault, parameter variations and so on. Five fuzzy logic controllers are used in the rotor side converter (RSC) for maximum power point tracking (MPPT) algorithm, active and reactive power control loops, and another two fuzzy logic controllers for direct and quadratic rotor currents components control loops. The performances have been tested on 1.5 MW doubly-fed induction generator (DFIG) in a Matlab/Simulink software environment.     

不平衡电网电压下T型三电平光伏并网逆变器的有限集模型预测控制

为实现电网电压不平衡时对T型三电平光伏并网系统输出功率和电流质量的控制,以达到入网功率平稳或电流正弦为控制目标,结合光伏阵列输出功率前馈,在两相静止坐标系下提出一种直流母线电压外环PI控制、并网电流内环有限集模型预测控制的控制策略,并在电压外环中引入2倍频陷波器以获得平滑的入网功率参考值。仿真结果表明:当电网电压不对称时,采用所提控制策略能够实现对入网有功、无功功率2倍频脉动及负序电流的分别抑制或协调控制,且并网电流谐波畸变小、入网电能质量高,同时实现T型三电平逆变器的中点电位平衡。     

采用异步电机的风电场并网运行系统短路故障对电网稳定性影响的仿真分析

短路故障是电网经常遇到故障。含风力发电系统的电网发生短路故障时,电网电压降低,这时如果不采取措施,风电场仍然从电网吸收无功,则会导致电网电压继续降低。采用风力发电系统的数学模型,分析了电网发生短路故障,比较了不采取保护和采取保护后发电机功角,电压以及频率的变化,采用PSASP仿真说明了采用减小风电场功率输入的方法可以使系统达到稳定。     

微网中储能系统的控制与分析

在微网系统中,大功率电力负荷的投切会导致电网电压幅值和频率产生波动。将储能装置应用于微网系统中,可以通过逆变控制单元,实时监控电网电压波动,即时调节配电网输送的有功、无功功率大小,从而达到平抑电网电压波动的效果。采用了电压频率环控制和有功、无功补偿控制相结合的控制算法,可以即时检测电网电压波动并进行快速补偿,具有较强的有功、无功调节能力。通过构建微网模拟环境,对比试验了不加储能装置和接入储能装置后微电网投入不同电力负荷时的电压波动情况,验证了控制策略的有效性和正确性。     

An input‐output linearization–based control strategy for wind energy conversion system to enhance stability

This paper proposes a novel control strategy for doubly fed induction generator (DFIG)‐based wind energy conversion system to investigate the potential of enhancing the stability of wind energy transmission system, a synchronous generator weakly integrated to a power system with a DFIG‐based wind farm. The proposed approach uses state feedback to exactly linearize the nonlinear wind energy transmission system from control actions (active power and reactive power control order of DFIG) to selected outputs (power angle and voltage behind transient resistance of synchronous generator) at first. Then, on account of the linearized subsystem, the stability enhancement controller is designed based on linear quadratic regulator algorithm to contribute adequate damping characteristics to oscillations of the synchronous generator system under various operation points. The proposed control strategy successfully deals with the nonlinear behaviors exist from the inputs to outputs and improve the robustness with respect to the variation of system operation points. Furthermore, not only the rotor angle stability but also the voltage stability is enhanced by using the proposed control strategy. The simulation results carried on the studied system verify the effectiveness of the proposed control strategy of wind energy conversion system for system stability enhancement and the robustness against various system operation points.     

Load control of a wind-hydrogen stand-alone power system

A new generation of load controllers enable stand-alone power systems (SAPS) to use one or many standard (grid connected) wind turbines. The controllers use fuzzy logic software algorithms. The strategy is to use the control loads to balance the flow of active power in the system and hence control system frequency. The dynamic supply of reactive power by a synchronous compensator maintains the system voltage within the limits specified in EN50160. The resistive controller loads produce a certain amount of heat that is exchanged down to the end user (hot water). It was decided to investigate the implementation of a hydrogen subsystem into the SAPS that can work in parallel with the Distributed Intelligent Load Controller (DILC). The hydrogen subsystem can then function as energy storage on long-term basis and an active load controller on short-term basis.     

风光互补发电系统功率输出的自适应控制

针对风光互补发电系统在运行过程中出现的供电功率空缺以及直流母线电压不稳定问题,依据光伏为主力发电源,风为辅助发电源的发电方式,提出了以风力发电的输出功率补偿光伏发电的输出功率的自适应控制方案。鉴于发电系统中固有的非线性特征和运行中的参数变化,对风力发电系统采用自适应控制实现对互补发电系统中所需功率的差额实时补偿,保证直流母线电压的平稳。为实现蓄电池充电稳定性,结合蓄电池非线性充电模型设计了充电电流跟踪控制器,确保对期望充电电流的跟踪。理论分析和仿真结果均表明,在互补发电系统运行中采取的控制策略的可行性。