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。

基于超级电容器储能的直驱风电系统并网性能分析

为改善直驱风电系统的并网性能,在直流母线电压端并入超级电容器储能装置.分析了基于超级电容器储能的直驱风电系统模型,设计了控制策略,通过控制双向直流变换器及并网变流器,抑制风机功率的波动以向电网输出平滑的功率.在电网电压跌落时,使直驱风电系统安全实现低电压穿越,并向电网提供一定的无功功率支撑.利用依兰风电场18#风机实际输出功率作为控制对象进行仿真.结果表明,加入超级电容器储能装置可以改善直驱风电系统的并网性能.

永磁直驱风电系统PMSG的内模控制策略研究

介绍了PMSG控制策略和内模控制的工作原理。采用内模控制策略设计电机侧PWM变流控制器的速度调节器与电流调节器,使控制器参数直接与电机参数相关联,实现对PMSG的控制。仿真结果显示,采用内模控制具有良好的稳态与动态性能,对输入机械转矩、转速给定等外部条件变化的响应速度快,对电机参数误差具有较强的适应性;内模控制应用于永磁直驱风电系统PMSG的控制,容易获取优化的控制器参数,可以有效提高控制性能。

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。

永磁直驱风电系统双PWM变换器前馈补偿控制

永磁直驱风电系统双PWM变换器在常规控制策略下当风速变化时,直流母线电压波动幅度较大、控制系统的响应速度较慢,这将不利于系统的安全、稳定运行。为此,根据瞬时有功功率平衡关系,提出有功功率前馈补偿协调控制策略。将发电机侧瞬时有功功率直接前馈于网侧双闭环瞬时有功功率内环给定,避开了电压控制外环对功率的间接调节,加快了控制系统的响应速度,协调两侧变换器瞬时有功功率及时平衡,有效抑制了直流母线电压的波动。为加强前馈控制对扰动的抵消作用,在前馈控制通道中加入补偿环节,进一步提高前馈控制效果。对比仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。

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。

直驱风电系统PMSG有无速度传感器控制的比较

为了研究直驱型变速恒频风电系统永磁同步发电机(PMSG)的控制特性,在分析背靠背变流器工作原理的基础上,详细讨论了有无速度传感器控制的工作原理,有传感器控制采用高精度增量式编码器,无传感器控制采用基于锁相环的控制策略对PMSG的转速和相位进行观测。通过仿真和实验验证了高精度增量式编码器及无速度传感器控制在直驱型风电系统中应用的有效性。表明在直驱风电系统(WECS)中无速度传感器控制可以获得良好的控制效果,通过进一步优化能够替代高精度编码器参与控制。

直驱风电系统最大功率捕获技术的仿真分析

对直驱风电系统最大功率捕获技术进行了仿真分析。在仿真过程中,通过控制发电机组转速来实现风力机的最佳运行,使功率系数、风力机转速及输出机械功率等参数都能运行在不同风速下的最优值,从而最大限度地捕获风能。当发电机组达到最优运行时,再通过控制整流器使其输出恒定的电压。

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。

储能型直驱风电系统低电压穿越能力研究

本文针对直驱永磁风力发电系统,提出在直流侧增加多硫化钠-溴液流电池(PSB)储能装置,从而提高风电机组的低电压穿越能力;改进了储能装置结构,研究了采用双向DC/DC变换器的控制策略;对具有储能电池的风力发电系统建立了仿真模型,分析了系统在电压跌落时的动态响应过程和运行特性。仿真结果表明,在直流侧加PSB储能装置,能够平衡电网需求功率,平抑系统发电机输出功率波动,从而提高直驱风电系统并网运行性能和低电压穿越能力,并提高动态响应速度。

永磁直驱风电系统永磁同步发电机单位功率因数控制

使用永磁同步发电机(PMSG)的直驱风电系统目前发展得很快,选择合适的PMSG控制策略对系统性能非常重要。采用单位功率因数(UPF)控制方法对PMSG进行控制,可以降低永磁直驱风电系统变流器的功率等级,节省变流器容量;同时使用高精度增量式编码器对电机转速和相位进行测量。仿真和试验结果证明了UPF控制策略的有效性。

永磁直驱风电系统低电压穿越能力仿真

为了提高采用双PWM变流器的永磁直驱风电系统的低电压穿越能力,提出了增加直流侧卸荷负载以及电网侧采用静止同步无功补偿器的方法,在MATLAB/SIMULINK仿真环境中建立了系统的仿真模型并针对系统的跌落特性进行了动态仿真。仿真结果表明:系统能够实现最大功率点追踪以及向电网输出接近正弦的优良交流电能;在电网电压跌落时,卸荷负载能够消耗掉多余的能量并且能良好地限制直流侧电压上升,STATCOM能够快速为电网提供无功功率支持。

直驱风电系统变流器控制技术综述

电力电子变流器作为风力发电与电网的接口,即对风力发电机电机控制,又要输出优质电能。因此对电子变流器的控制策略非常重要。对网侧变流器控制策略、机侧变流器策略和低电压穿越控制策略进行了分析。最后展望了变流器控制技术发展趋势。

电网电压不对称跌落下直驱风电系统控制策略

针对电网电压不对称跌落下直驱风电系统并网运行过程中出现的直流环节过电压、并网电流畸变、并网功率波动问题,在直驱风电系统并网变换器的直流环节并联超导磁储能系统;同时在分析电网电压不对称跌落下网侧变换器数学模型的基础上,采用抑制并网功率波动的正负序电流控制对网侧变换器的控制策略加以改进,从而稳定直流环节电压、改善并网电流品质、抑制并网功率波动。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。

永磁直驱风电系统电机侧变流器的研制

使用永磁同步发电机的直驱型风力发电系统目前的发展很快,采用背靠背变流器作为直驱风电系统全功率变流器具有优良的性能,受到了广泛关注。对背靠背全功率变流器中电机侧变流器的工作原理和PMSG的控制策略进行了详细说明,对其稳态和动态性能进行了仿真分析。构建了实验系统,实现了电机侧变流器对发电机的矢量控制,能够方便地实现发电和电动状态运行。仿真和实验结果表明,采用PWM变流器作为永磁直驱风电系统电机侧变流器,可以实现对PMSG的优良控制,并为向电网输送优质的电能提供保证。

基于双PWM变换器的永磁直驱风电系统协调控制

由于双PWM变换器的永磁直驱风电系统在常规控制策略下,当风速变化时,存在直流侧电容电压波动较大、控制系统的响应速度较慢的现象,提出有功功率前馈补偿协调控制策略。将发电机侧瞬时有功功率作为前馈信号送到网侧变换器功率控制内环,对有功功率变化扰动直接调节,协调控制双PWM变换器两侧有功功率,实现瞬时有功功率平衡,有效抑制直流侧电压的波动,同时加快控制系统的响应速度。在此基础上,在前馈控制通道中加入补偿环节,进一步提高前馈控制效果。并通过对比仿真,验证了控制策略的正确性和有效性。

一种二极管箝位级联拓扑在直驱风电系统中的应用研究

随着风电机组单机容量的不断增大,多电平变流器的应用得到了广泛关注。采用的二极管箝位五电平级联H桥拓扑,结合了二极管箝位型多电平和级联H桥多电平的优势,需要较少的箝位二极管和独立直流电源,即可进一步提高输出电压等级,使用移相变压器和12脉波整流器作为输入电路,对其在使用多相永磁同步发电机的直驱风电系统中的应用进行了初步探索。基于拓扑提出了消谐波SPWM和载波相移SPWM相结合的调制方法,能够方便地对二极管箝位级联拓扑进行控制,可以进一步提高等效载波频率,降低器件损耗和滤波器体积。仿真和实验结果证实了所采用的拓扑及其控制方法的有效性。

储能型直驱风电系统低电压穿越能力研究

本文针对直驱永磁风力发电系统,提出在直流侧增加多硫化钠-溴液流电池(PSB)储能装置,从而提高风电机组的低电压穿越能力;改进了储能装置结构,研究了采用双向DC/DC变换器的控制策略;对具有储能电池的风力发电系统建立了仿真模型,分析了系统在电压跌落时的动态响应过程和运行特性。仿真结果表明,在直流侧加PSB储能装置,能够平衡电网需求功率,平抑系统发电机输出功率波动,从而提高直驱风电系统并网运行性能和低电压穿越能力,并提高动态响应速度。

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。

永磁直驱风电系统机侧的控制算法探析

人类研究并利用风能是为了应对目前世界范围内所发生的不可再生能源危机现象。文章主要研究了能够为工业生产提供风能的风机模拟技术——永磁直驱风力发电系统。为系统建立了能够实现最大风能追踪控制的PCHD模型,针对机侧控制算法,提出了一种非奇异高阶终端滑模观测器,解决了传统滑模观测器所存在的振动问题,最后简要分析了永磁直驱风电系统风机模拟技术的相关事项。