永磁直驱风电低电压穿越与功率平抑策略研究

针对永磁直驱风电机组低电压穿越和功率平抑两种问题,提出采用改进超级电容储能系统(ISCESS)和串联制动电阻(SDBR)的联合控制策略。将ISCESS并联在机组的直流链上,SDBR则串联在电网与并网点之间。当风电并网系统正常运行时,ISCESS凭借快速充放电能力平抑机组的并网功率。当电网故障电压骤降时,SDBR抬升并网点的电压并耗散不平衡能量,另一部分不平衡能量则由ISCESS吸收。研究结果表明,所提策略在正常运行时能有效对永磁直驱风电机组的并网功率进行平抑,在电网故障时能有效提升机组的低电压穿越能力。

基于模糊比例?微分控制的永磁直驱风电机组频率调节

在分析系统不同等效惯量和阻尼对电网频率影响的基础上,提出了基于模糊比例-微分(proportional differential,PD)控制的含飞轮储能单元的永磁直驱风电机组频率调节控制策略,以动态调节电网等效惯量和阻尼。建立了系统小信号稳定性模型,以确定模糊PD控制器的输出论域,并通过相应仿真验证了理论分析的正确性。通过对1台含飞轮储能单元的2MW永磁直驱风电系统进行仿真研究表明,所提控制策略能辅助电网频率调节,减小电网受扰动后的频率波动,有助于增强电网的频率稳定性。

永磁直驱风电机组故障穿越优化控制策略研究

永磁同步发电机构成的直驱型变速恒频风力发电系统通过全功率变流器与电网连接,当电网发生严重故障时,不仅对HVDC设备造成损害,甚至可能影响风力发电系统的整体安全稳定运行。对系统故障期间直流电压失稳的机理进行了分析,基于永磁同步发电机转子的惯性储能特性以及网侧换流器的无功补偿能力,提出一种适用于提高永磁直驱风电机组故障穿越能力的优化控制策略。在网侧故障期间通过分段式转速控制调整风机侧输入的有功并对网侧无功进行补偿,减小了中间直流系统注入的不平衡功率,抑制了故障期间直流电压的骤升。应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立单机系统模型,仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性。

永磁直驱风电机组HVRT功能开发及其检验

风电机组的高电压穿越(HVRT)技术已被公认为最具挑战性的技术之一,逐渐成为行业内讨论和研究的热点。在研究风电机组HVRT功能必要性的基础上,结合永磁直驱风电机组(PMSG)在电网电压骤升时的暂态特性,提出了一种基于直流回路Chopper电路的永磁直驱风电机组的HVRT功能的低成本技术方法。软件的仿真结果和现场的实际测试数据表明,所提方法可以有效提高永磁直驱风电机组的HVRT能力。

变风速下永磁直驱风电机组频率—转速协调控制策略

在分析永磁直驱风电机组变速运行特性的基础上,在电力系统电磁暂态分析软件平台上建立了永磁直驱风电机组的动态模型,提出了一种新的永磁直驱风电机组频率—转速协调控制策略。该控制策略能够有效减少风电机组的转矩突变,在风电机组参与频率调整时对转速进行调节,并且能够有效增大系统惯性。将所提出的频率—转速协调控制策略与单一的频率控制策略进行仿真对比,结果表明,采用频率—转速协调控制策略的永磁直驱风电机组能够有效增大系统惯性,减小频率波动幅度和转矩突变。

基于双PWM变换器的永磁直驱风电系统控制策略研究

针对基于双PWM变换器的永磁直驱风电系统的控制问题,对该风电系统电机侧变换器、电网侧变换器的控制策略进行了详细的分析,提出了一种桨距角控制策略,并基于Matlab/Simulink对永磁直驱风电系统进行了仿真。仿真结果表明,永磁直驱风电系统能够在不同风速下稳定运行,在额定风速以下可实现风能的最大功率跟踪,在额定风速以上通过桨距角控制能将风机系统的功率输出限制在额定值附近。研究结果验证了所提出的桨距控制策略的可行性。

基于小信号模型的永磁直驱风电系统特征值灵敏度分析

针对直驱风电系统,通过建立控制器理想输出时和基于双PWM逆变器的双闭环控制下的永磁直驱风电系统的小信号模型,在推导出其模型特征矩阵的基础上,进行特征值灵敏度分析,得到了影响直驱风电系统稳定性最明显的参数,并通过合理配置控制器的参数从而改善系统的稳定性,为控制器的优化配置提供了理论支持。

背靠背永磁直驱风电变流器共模电压抑制方法

针对常规的模型预测共模电压抑制方法需要设计权重因子、计算量大、开关频率高等问题,提出了一种改进的基于电压矢量优化的背靠背永磁直驱风电变流器共模电压抑制方法。详细分析了每个电压矢量对背靠背风电变流器电流变化率的影响,从而揭示了3矢量法存在电流畸变的本质原因,并基于该分析结果提出了一种改进的4矢量模型预测共模电压抑制方法。该方法不仅适用于机侧变流器,而且适用于网侧变流器。在实现共模电压抑制的同时,该方法还可以降低开关频率并减小计算量,且没有明显影响电流的动稳态特性。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

并网型永磁直驱风电系统非线性模型扰动稳定域分析

针对直驱风电系统,建立了控制器理想输出时永磁直驱风电系统的非线性模型,分析了研究系统稳定性的必要性。并阐述了系统稳定性分析主流方法的利弊,在此基础上提出了一种基于数值算法的扰动稳定性分析法,并用仿真获得了系统的受扰动稳定域。

永磁直驱风电机组有功功率预测控制方法研究

考虑到风能的随机性及直驱永磁风力发电系统的强非线性,将机组模型进行分段局部线性化,提出全风速范围内的有功功率多模型预测控制策略,在低风速段实现了最佳功率追踪,在额定风速附近实现了输出功率的平滑过渡,在高风速段实现了输出功率的平滑控制。为验证所提控制策略的正确性,对所提控制策略进行仿真实验研究。结果表明所提出的模型预测控制策略与传统PI控制策略相比,可很大程度地降低波动,能有效平滑控制发电机的输出转速和输出有功功率。

永磁直驱风电机组的低电压穿越控制策略

通过对直驱式永磁同步风力发电机(PMSG)系统的研究,针对电网对无功控制和低电压穿越能力的技术要求,提出了一种改进型控制方法,该方法通过永磁直驱风电机组机侧变流器改变发电机负载转矩实现最大风能利用,配合直流侧卸荷电路的条件下,在深度电网故障时,通过网侧变流器运行于无功优先输出模式的控制策略与网侧增加的新型无功补偿电路结合,通过控制可关断器件的通断,实现快速平滑调节电网的无功,提高风电系统的低电压穿越能力。仿真结果表明所提出方案有效提高了PMSG系统的无功补偿和低电压穿越能力。

永磁直驱风电系统低电压穿越方法综述

随着永磁直驱风电机组在电网中并网容量的快速增加,电力系统对并网风力发电机组在电压跌落故障下不间断运行提出高要求。首先结合电网电压跌落对PMSG运行的影响,分析风电机组的暂态过程,并对各种适合于PMSG风电系统的低电压穿越技术的原理和特点进行总结、评价,最后提出了低电压穿越技术的发展方向。

基于永磁直驱风电机组的风电场电压控制问题分析

针对基于永磁直驱风电机组的风电场无功功率/电压控制问题,研究了国内外并网规程关于无功功率平衡/电压控制方面的技术要求,并结合永磁直驱风电机组单机的无功功率调节性能和工作经验,探讨了风电场/风电机组无功功率/电压控制与管理方面存在的一些问题。最后提出了一种风电场无功功率/电压管理技术方案,不仅解决了风电场电压控制现有的技术问题,而且可以为风电场运营商带来一定的经济效益。

永磁直驱风电机组低/高电压穿越研究

低/高电压故障穿越问题严重影响永磁直驱风电机组的安全稳定运行。为提高机组低/高电压故障穿越能力,基于常规控制方案提出改进优化策略,分别对机组常态及故障暂态过程采取多模式运行方案。机侧稳态过程实现最大功率跟踪,故障暂态时由输入输出功率差值调整转速值,改变转子转速,抑制机侧有功输入值。直流侧依据电压骤升程度,提出双模式卸荷电阻投切方案,稳定母线电压值,平稳电压波动程度。网侧提出无功补偿方案并接静态无功补偿器(STATCOM)为电网提供最大化无功支撑。通过Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,验证所提方案的有效性与合理性。

适应于弱电网的永磁直驱风电机组虚拟惯量协调控制策略

大规模的风电机组并网使电力系统面临惯量减小与调频能力不足的问题,而风机的虚拟惯量控制是解决这一问题的重要手段。当前,永磁直驱风电机组的虚拟惯量控制主要通过将电网频率引入其功率控制或转矩控制中,来实现风机对电网的功率支撑,风电机组仍采用锁相环实现与电网的同步。但在弱电网下,锁相环的动态性能将恶化,甚至会导致风机的失稳。为此,提出一种适应于弱电网的永磁直驱风电机组虚拟惯量协调控制策略,该控制策略可利用直流电容动态实现直驱风电机组网侧逆变器的并网自同步,从而使直驱风电机组无需经过锁相环并网并且能适应于弱电网运行。此外,该控制策略可利用存储于风机的旋转动能为电网提供虚拟惯量。详细讨论了相应的并网自同步机理及惯量模拟机理,并基于MATLAB/Simulink仿真验证了该协调控制策略的有效性。

永磁直驱风电机组的构网型控制与黑启动

当前,孤岛微电网的常规构网型控制适用于具有稳定功率输入的分布式电源,且孤岛微电网的常规黑启动方案多依赖大容量储能,经济性较差。面向对等运行模式下的孤岛微电网,提出了以永磁直驱风电机组为主电源的新型构网控制策略。在网侧变换器上建立其直流电压与孤岛微电网母线频率的实时联动机制,开发机侧变换器输出功率关于直流电压的下垂控制结构,使多台风电机组之间按照下垂系数之比自动分配负荷容量。根据所接负荷容量自动调节孤岛微电网的母线频率,实现了风电机组参与微电网的一次调频功能。通过变桨控制,实现了风速波动条件下孤岛微电网的稳定运行。提出了一种以直驱风电机组为主电源的孤岛微电网的黑启动控制策略,相较现有黑启动方案,无需附加大容量储能装置,从而降低了系统成本。最后,在PSCAD/EMTDC平台上,验证了理论分析的正确性与所提控制方法的可行性。

永磁直驱风电机组短路特性仿真研究

由于风电机组不同于常规同步发电机，其发生故障时的暂态特性与同步电机有很大不同。本文以酒泉风电基地为背景，分析了其主力机组之一的直驱风电机组的特点；建立了该机组的并网模型，并进行了机组出口、风电场内集电线路、风电场并网线路故障的仿真，分别得出了其短路特性，最后提出了进一步研究的问题。

电网不对称故障下含飞轮储能单元的永磁直驱风电系统增强运行控制策略

分析了电网不对称故障下含飞轮储能单元的永磁直驱风电系统直流母线电压波动机理,在此基础上,研究了适用于该类型风电系统低电压穿越增强运行控制策略。所提控制策略在实现电网不对称故障下发电系统向电网提供暂态无功支持的同时,亦可提供3种可选的独立运行模式。所提控制方案突破传统控制模式下网侧变换器抑制直流链电压波动能力的局限,将比例积分谐振控制器(proportional integralresonant,PIR)引入飞轮电机电流闭环控制,利用飞轮储能单元吸收直流电容2倍工频脉动功率,从而有效实现故障过程中直流链电压的稳定无波动控制,进一步增强系统不对称故障穿越运行能力。通过仿真计算验证了所提控制策略的正确性和有效性。

永磁直驱风电机组低电压穿越研究综述

风电的大规模发展使越来越多的永磁直驱风电机组接入电网,影响电网安全稳定运行,其中风电机组的低电压穿越(LVRT)问题是风电并网安全性方面的首要问题。文中首先基于传统风电场和其他新能源发电场LVRT策略的研究成果,结合永磁直驱风电机组特点,综述较为主流的适用于永磁直驱风电场的LVRT技术手段,为永磁直驱机型为主的风电场提供相应策略。然后,分析各个方法的应用场景与工作机理,比较不同方法的优势与不足,并针对不同方法的应用前景提出相应建议。最后,总结未来LVRT技术的发展方向,并指出当前风电场大规模并网仍需解决的经济技术难题,为进一步提升大规模风电安全消纳水平指明方向。

永磁直驱风电系统故障穿越技术研究综述

在分析永磁直驱风力发电系统拓扑结构的基础上,针对永磁直驱风电系统故障穿越时遇到的问题,从增加硬件电路和改进控制策略两方面对其实现电压故障穿越的方法进行了总结分析,然后对永磁风电机组的电压穿越技术的发展作了进一步的探讨。