变功率跟踪轨迹的光伏并网低电压穿越策略

提出了一种新型的变功率跟踪轨迹的低电压穿越控制策略。通过电压跌落幅度的前馈控制对功率跟踪轨迹进行调节,实时改变光伏电池端电压,进而快速有效地控制光伏电池功率的输出,实现逆变器两侧功率的平衡;通过与并网逆变器的协同控制,保证逆变器并网输出电流在不越限的前提下,为电网提供尽可能多的有功功率和无功功率,最大限度地支持电网电压的恢复,实现了光伏并网系统的零电压穿越。通过在不同光照强度和温度条件下对多种场景的仿真模拟,验证了所提控制策略的有效性。与传统控制策略相比,采用该策略不需要添加额外的设备,不仅实现了系统的安全、稳定运行,而且降低了光伏发电系统的成本,更具实用性。

基于滑模变功率跟踪的PV-VSG控制技术

针对含储能装置的传统光伏虚拟同步发电机(PV-VSG)不仅投资成本高且未考虑光伏阵列输出特性的问题,提出一种基于滑模变功率点跟踪(SM-VPT)的PV-VSG控制策略。该方法在滑模控制的基础上引入直流母线电压偏差控制,调整光伏阵列的功率跟踪轨迹,实现光伏出力自适应匹配负载需求,即当光伏容量充足时,只提供与负载相匹配的功率;光伏功率不足时,可实现传统的MPPT控制以减少电力短缺,同时防止直流电压骤降,保证系统稳定运行。该方法使PV-VSG能够按需向负载供电,无需增加额外的储能设备,可实现光伏发电系统直接以VSG形式接入并网,仿真结果验证了所提控制方法的有效性。

考虑源–荷功率随机波动特性的双馈风力发电机一次频率平滑调节方法

常规超速减载控制下的双馈感应风力发电机组虽然可参与系统一次调频,但存在发电效益低、转速调节范围小等问题。为提高系统频率品质,增强电网稳定性,该文综合考虑源–荷功率随机波动对系统频率产生的影响,提出双馈感应风电机组一次频率平滑调节控制策略。根据风电场一次大风气象周期的风电功率波动历史数据,研究单台风电机组在不同时间尺度下风电功率波动对系统频率产生的影响,确定了最佳时间尺度下一次频率平滑调节所需储能装置的容量,并对其进行优化配置。最后,通过仿真与实验验证表明,所提控制策略的一次频率调节能力相较于常规一次调频控制具有明显提高,为双馈感应风力发电机的升级改造提供了新思路和新应用。

基于模糊控制的小型永磁风力发电机的最大跟踪控制

本文首先介绍了小型风力发电系统的组成及最大功率跟踪原理,然后针对传统的定步长扰动观察法进行了改进,提出了一种基于模糊控制的变步长方法对风机系统进行最大功率跟踪。为了验证方法的可行性,在MATLAB/Simulink上搭建了风电系统的仿真模型进行仿真实验,最后仿真结果均证明了该方法能有效提高系统的搜索速度,减小系统波动。

双馈风力发电机组惯量阻尼特性与改进附加频率控制策略

大规模风电场集中并网并经高压输电线输送到负荷中心,当输电线路发生短路故障时,送端会出现短时功率过剩,当故障解除线路恢复正常运行后,系统对送端功率需求又瞬时增大。研究发现已有的双馈风力发电机组(DFIG)基于虚拟惯性控制和下垂控制的附加频率控制策略,对负荷突变引起的频率波动控制效果显著,但对于输电线路短路故障发生到解除全过程所引起的频率波动控制存在局限性。对此,提出DFIG参与系统调频的改进附加频率控制策略,根据系统频率变化规律修正DFIG常规附加频率控制中的参数,使DFIG在输电线路故障发生到解除全过程中保持有效的惯量阻尼特性,并随系统频率变化迅速调整出力,提高系统频率动态特性。最后应用MATLAB/Simulink搭建4机2区域模型进行仿真分析,结果表明:该控制策略可有效降低DFIG频率波动幅值,调频效果得到显著改善。

永磁直驱风机基于虚拟同步技术的高、低电压连续故障穿越策略

“双高”电力系统中,并网风机机端故障电压越发呈现高、低连续振荡的特点,这增加了机组穿越难度和脱网概率。该文基于虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)技术设计了一种直驱风机高、低电压连续故障穿越策略:有功控制通过改进VSG技术设计功率补偿项,对外增加系统频率支撑,对内减少母线电压波动;无功控制以行业标准为依据,通过向电网注入无功电流支撑电压恢复。其中,低穿时通过超速限功率、紧急变桨等变功率跟踪方法快速、精准平衡有功流动,高穿时通过动态调节直流母线电压增加网侧逆变器可控性,以此提高机组故障连续穿越能力。相较于传统电流源特性的双闭环控制,应用电压源特性的VSG技术有利于提升故障期间风机的电网支撑作用。设计的穿越策略可持续性更强,能承受长时间、多频次、大范围的连续故障电压冲击,提高了机组在恶劣工况下的并网生存能力。最后结合Matlab/Simulink仿真平台进行实验验证。

基于改进RoCoF测量方法的储能辅助光伏机组快速调频策略

大规模光伏机组并网导致电力系统面临惯性下降与调频能力不足的问题。现有的有功备用方案虽然可以满足一次调频的需求,但难以提供惯量支撑,且弃光运行会影响发电效益。为此,提出一种储能辅助光伏机组实现虚拟惯量和一次调频的协调控制策略,在保证光伏发电效益的同时能够减少一半的储能容量。所提策略通过光伏变功率跟踪响应频率上扰、储能装置响应频率下扰的方式进行一次调频,并控制储能装置为系统提供惯量支撑。构建数学模型揭示由锁相环测量频率变化率(RoCoF)引发惯性功率跌落的本质原因,据此提出了运用一阶高通环节对频率变化率测量值进行修正的方法,以提升虚拟惯量控制效果。通过微电网算例仿真对比分析了有功备用控制和所提协调控制的频率调节效果,结果表明协调控制策略性能更优。

直驱风机惯量支撑与一次调频协调控制策略

在风力发电机传统最大功率跟踪控制的基础上,增加惯量支撑和一次调频功能,可以使风机表现出并网友好型特点。合理设计调频功能的供能方式至关重要,并且不同功能间的协调控制是技术难点。该文针对单台并网直驱风机,在全风速工况下,提出一种惯量支撑与一次调频协调控制策略,通过采用附加功率给定控制,利用风机机械动能实现虚拟惯量支撑,在背靠背变流器直流母线侧配置储能,并结合变功率跟踪控制实现一次调频功能。该策略通过多种能量形式的互补配合,不仅能降低储能配置容量,还可解决频率的二次跌落问题,并避免常规减载预留备用带来的电能浪费、调节裕度不足等问题,从而整体提升风机控制性能和调频经济性。根据相关行业标准,设计了协调策略的逻辑控制原则,以实现电网频率发生波动后不同调频方式间的平滑切换。最终通过搭建四机两区域仿真系统验证了该策略的优良特性。