基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略

为解决传统永磁风电机组高电压穿越控制策略存在超速脱网风险问题,提出一种基于桨距角控制的高电压穿越控制策略。高电压穿越期间,首先,按照并网要求向电网提供无功支撑;其次,考虑转子转速限制,当转子转速达到参考值时启动桨距角控制,抑制转子转速上升;最后,通过仿真试验,验证了所提控制策略的有效性。基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略,既能向电网提供无功支撑,又能避免超速脱网。

大规模风电场高电压穿越控制方法研究综述

大规模发展风电是新能源开发和利用的重大需求,是实现我国“碳达峰、碳中和”战略目标的关键支撑.由外部电网故障造成的风电场电压安全稳定运行问题成为制约风电大规模、集群化、智能化发展的关键瓶颈之一.主要针对电网电压骤升工况,首先从电磁关系和能量流动角度分析常见的双馈风电机组、永磁直驱风电机组以及风电场的高电压穿越(HVRT)暂态特性;然后,基于风电机组不同控制区域归纳总结风电机组HVRT控制策略和风电场HVRT及故障后电压恢复协调优化控制方法,梳理和比较现有各种控制策略的工作原理和优缺点,并从控制结构的角度归纳分析现有大规模风电场的HVRT控制方法的原理、优缺点和效果,总结风电机组和风电场在HVRT控制上的不同点;最后,探讨和预测未来风电场电压智能安全控制的发展趋势和潜在研究热点,为提升我国风电大规模应用和电网安全运行提供借鉴指导作用.

基于VSG的永磁风力发电机高/低电压穿越研究

为解决永磁风力发电机在高/低电压穿越期间并网点电压和频率波动问题,提出采用虚拟同步发电机(VSG)控制网侧变流器,提高永磁风力发电系统惯性和阻尼,使其在电压穿越期间支撑并网点电压和频率的恢复。通过VSG的有功-频率调节作用,根据系统频率变化量,调节网侧变流器有功功率输出能力,在转动惯量和阻尼系数的作用下实现对频率波动的抑制;调节VSG的无功功率指令实现对虚拟电动势的调节,使其在电压穿越期间为电网提供动态无功支撑,对并网点电压进行调节。并有效抑制连续高/低电压穿越期间系统功率、频率持续性波动,提高系统在连续高/低电压穿越期间的并网稳定性。最后,通过系统仿真验证所提控制策略的有效性。

考虑桨距角控制的双馈风电机组高电压穿越控制策略

针对基于传统控制策略双馈风电机组高电压穿越存在超速脱网风险的问题,提出一种考虑桨距角控制的高电压穿越控制策略。高电压穿越期间,一方面通过控制风电机组为电网提供无功支撑;另一方面,当转子转速达到参考值时启动桨距角控制,抑制转子转速上升。仿真结果表明,与传统控制策略相比,所提控制策略可使双馈风电机组在兼顾对电网提供无功支撑和避免转子转速越限两个目标下实现高电压穿越。

单闭环与去磁控制相协调的DFIG高电压穿越控制策略研究

双馈感应风力发电机(DFIG)高电压穿越(HVRT)过程中,传统的网侧换流器(GSC)双闭环控制中,不仅外环对DC-link电压振荡反应有延时,且对内环的补偿也有一定的滞后效应;此外,传统的转子侧换流器(RSC)控制对其容量利用率较低,在HVRT时,存在向转子注入无功不足等问题。针对上述情况,本文提出一种单闭环控制与去磁控制相协调的HVRT控制方案。仿真结果表明,GSC单闭环与RSC去磁相协调的HVRT控制策略,不仅有效抑制了HVRT过程中DC-link电压的波动,克服了传统控制的弊端,而且在保证功率平衡及RSC容量完全利用的状态下向转子侧注入了无功,提高了RSC利用率,成功实现DFIG的故障穿越。

基于转子电流反馈与功率不平衡响应的高电压穿越控制策略

传统高电压穿越(high voltage ride through,HVRT)过程的实现主要是针对转子过电流或直流母线过电压的单一场景设计控制策略,容易产生控制盲区。为此,提出一种基于转子电流反馈与功率不平衡响应的高电压穿越控制策略。为抑制转子过电流,在检测定子电压和电流的基础上,通过分解定子磁链获得转子电流直流分量参考值,将转子回路实际电流作为反馈量抵消转子回路中的直流电流分量。另外,考虑到直流母线过电压容易导致高电压穿越失败,采用功率平衡关系式推导稳定直流电压所需的控制电流参考值。若控制电流超过变流器允许工作电流范围,则考虑将输出电流限值作为控制电流参考值以最大限度利用变流器控制能力,降低直流母线过电压。仿真结果表明:所提出的控制策略能在降低过电流以及直流母线过电压的同时确保良好的动态响应性能。

高比例电力电子电力系统过电压(二):交流对称故障下暂时工频过电压机理

随着新能源等电力电子设备占比的不断提升,故障扰动后引发的系统暂时工频过电压问题日渐凸显,严重时易引发新能源大规模脱网,威胁电网安全稳定运行。新能源发电设备的故障穿越特性直接影响过电压水平,亟需进行机理分析。该文首先分析交流对称故障下高比例电力电子电力系统过电压的引发原因,建立计及新能源故障穿越特性的过电压简化分析模型,并基于矢量关系解析三相短路故障后新能源机端过电压最大值;然后分析不同故障穿越策略和系统参数对新能源机端电压最大值的影响;提出防止新能源大规模脱网的故障穿越等效无功电流系数的取值区间,进一步综合考虑新能源故障期间的无功支撑要求和故障清除后的电压安全约束,分析不同系统强度下等效无功电流系数的合理取值区间;最后通过时域仿真验证理论分析的有效性。

新能源低电压穿越主导的电力系统暂态电压失稳机理分析

中国电网新能源装机不断增加,对电力系统暂态电压稳定产生了显著影响。在新能源低电压穿越控制作用下,电力系统出现了新的电压失稳现象。文中从电力系统的新型P-V特性入手,研究系统的暂态行为,直观解释了实际运行中“持续低电压穿越”“反复低电压穿越”等新型失稳现象的物理机理,借助混杂系统理论建立了新型失稳现象的动力学模型。为克服混杂系统模型表达式复杂、难以解析分析的难题,文中使用现有的成熟计算工具,利用不同边界条件下的潮流计算结果,提出并验证了暂态电压失稳的判别方法。

基于自抗扰技术的直驱风机高电压穿越控制策略

直驱式永磁同步风力发电机组(permanent magnet synchronous wind turbine generator,PMSG)全功率变流器是具有非线性、强耦合的复杂系统,易受到电网电压波动及非线性负载影响。为提高变流器直流母线电压的稳定性,提出一种基于改进线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)技术的PMSG高电压穿越控制策略。在传统LADRC基础上,将总扰动的微分扩张为一个新的状态变量,对总扰动的变化趋势进行提前观测,提高线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的动态扰动观测能力。直流侧采用卸荷电阻优化方案,网侧变流器运行于无功补偿模式,为电网电压恢复稳定提供动态无功支撑。多种工况下的仿真结果表明,该控制策略缩小直流母线电压波动范围的同时减少了调节时间,能有效提升直流母线电压抗干扰能力,确保PMSG在高电压故障期间不脱网连续运行,同时提供一定的感性无功帮助电网电压恢复稳定。

超级电容储能的直驱风机高电压穿越控制策略

为提高大比例风电并网的稳定性,避免风机因电网电压骤升而导致脱网,提出包括变直流母线电压参考值和超级电容储能下的分层控制策略。在电压浅度骤升时,网侧变流器优先提供无功补偿,同时改变直流母线电压参考值去抑制电压的波动。电压深度骤升时,利用超级电容储能装置吸收多余的母线能量。结果表明,该控制策略应对电网不同等级下电压骤升时,直流母线电压维持在额定值1200 V左右,有效提高了系统的高电压穿越能力。

基于抑制过调制的光伏逆变器高电压穿越策略研究

本文针对高电压穿越过程中的光伏逆变器存在过调制问题,对电网电压暂态过程中的高电压穿越技术进行了分析,并根据直流电压的大小来判定目前存在过调制现象,并对两种过调现象进行了分析。提出一种提升直流侧电压的措施,并建立高电压跨线试验平台,对此进行了研究。试验证明,这种控制策略能很好地抑制过调制,使系统的控制余量和稳定性得到改善。

风力发电高电压穿越控制方法

由于风力发电高电压的幅值不同,采用固定的控制方法会影响穿越效果,导致母线电压出现异常波动,为此,提出风力发电高电压穿越控制方法。考虑到当配网的电压出现明显上升时,定子磁链自身的作用将会在一定程度上被放大,构建了定子磁链状态模型。利用其计算得到电网系统配网侧电压具体的上升幅值,通过调节变流器的运行参数,使得吸收的感性无功功率能够与电网系统配网侧电压的上升幅值产生的功率一致,以此保障电网在高电压作用下恢复稳态电压。测试结果表明,在设计方法控制下,母线电压波动幅值始终稳定在23.0 V以内,最大值仅为22.41 V,能够实现配网电压维稳的目的。

风电机组高电压穿越技术要求与技术改造要点研究

近年来,我国经济建设工作取得了良好的成绩,从而使得各个行业对于电力能源的需求量在逐渐的增加,这样就为风力发电行业的发展带来了诸多的助力。在这种发展形势下,风电在电力系统中的占比在逐渐的增加,风电的电压穿越问题越发的受到了人们的重视。经过对我国之前所发生的多次风电大范围脱网的情况进行综合分析研究发现,电网出现低电压故障一般都集中在电压恢复阶段,风电场并电网接入高压线路肯呢个出现过电压,风电场负载波动较大,大容量电容补偿器的运用也会导致电网电压的变化,并且会导致风电场脱网的问题。为了从根本上对电力系统鱼腥的稳定性和安全性加以根本保障,那么最为重要的就是需要结合电网结构设计特征来对风电场的低电压穿越边界和高电压穿越边界进行详细的说明。

风电机组高电压穿越技术要求与技术改造要点

无论是从发展趋势、现实要求还是从技术层面分析,电能替代其他不可再生能源消耗,是我国当今能源发展的趋势,符合我国国情。当前,我国的电力生产已经形成了以火力发电、水力发电、风力发电、太阳能发电和核能发电为主要能源的多元化格局。在其中,风力发电逐渐崛起成为我国电力输出的重要力量,仅次于火力发电和水力发电,成为我国的第三大能源。然而,随着风电机组的快速发展,也面临着一些问题需要解决。其中之一就是高电压故障。本文对这一问题展开了讨论,并进行了原因分析。高电压故障可能会对风电机组的正常运行造成影响,甚至损坏设备。为了解决这一问题,提出了对风电机组高电压穿越技术的新技术要求,并提出了改造要点。

光伏电站高电压穿越能力测试分析

为保证光伏发电站在高电压穿越期间能够持续运行,基于高电压穿越测试装置阻抗/阻容升压原理,开展了单台逆变器现场高电压穿越能力测试。测试结果表明,光伏发电站单台逆变器在实际运行中具有高电压穿越能力,可为开展大规模光伏电站集中接入电网的高电压穿越能力评估提供参考依据。

DFIG高电压穿越技术研究

为实现双馈风力发电机(DFIG,Doubly fed Induction Generator)系统的高电压穿越(HVRT,High Voltage Ride Through):首先,对高电压故障期间DFIG系统暂态过程进行分析.其次,针对高电压故障期间的DFIG系统暂态特性,提出实现DFIG高电压穿越的控制策略.最后,在MATLAB/Simulink中搭建DFIG模型,验证所提出的控制策略.仿真结果表明,所提出的控制策略在高电压故障期间显著提高了DFIG系统高电压穿越能力,有效保护了DFIG机组的安全,减小故障对于电网系统的冲击.

海上风电机组高电压穿越(HVRT)技术研究

文章对我国风电机组高电压穿越的发展历程进行了阐述,并基于目前国内外研究成果对各类型风电机组的高电压穿越技术进行了研究,并提出了各技术路线的优缺点,最后对风电高电压穿越技术的研究方向进行了相关总结和展望。

双馈风电机组高电压穿越控制策略与试验

针对风电的高电压脱网问题,介绍了主要风电并网导则对高电压穿越的要求,对比分析了双馈风电机组低电压和高电压的电磁暂态特性,论证了双馈风电机组1.3倍额定电压的高电压穿越过程全程可控的可行性。提出了一种基于双馈变流器动态无功控制的高电压穿越控制策略和风电机组主控系统与变流器协同控制完成高电压穿越的实现方法,避免了Crowbar或Chopper保护动作对高电压穿越特性的不利影响。在MATLAB/Simulink中建立了2 MW双馈风电机组高电压穿越仿真模型,实现了高电压穿越全过程仿真;利用高电压发生装置,在2 MW双馈风电机组上进行了高电压穿越现场试验,试验结果表明了理论与仿真分析的准确性及控制策略的有效性。

考虑动态无功支持的双馈风电机组高电压穿越控制策略

讨论电网电压骤升时双馈风电机组网侧和转子侧变流器有功、无功功率的分配原则,给出有功、无功电流的极限表达式,提出一种能有效提供动态无功支持的高电压穿越(high voltage ride-through,HVRT)实现方案。在机组端电压骤升至1.1倍标称值以上时,该方案一方面控制网侧变流器输出与电压骤升幅度相匹配的无功电流,实现母线电压的稳定;另一方面通过优化转子侧变流器有功、无功电流设定,使双馈感应发电机工作在无功支持模式,优先向故障电网输出一定的感性无功功率。仿真和实验结果表明,该控制方案不仅能确保电网电压骤升期间双馈风电机组的不脱网运行,还能对故障电网提供一定的动态无功支撑,协助电网电压快速恢复,利于其它并网负载的安全运行。

风电机组高电压穿越技术研究

随着风电入网比例的增大,风电入网导则也逐步发展建立,入网导则的主要目的是确保风电场的入网运行不影响整个电力系统的稳定。风电场低电压穿越(LVRT)已作为热点技术被广泛关注,但风电机组风电场高电压穿越没有得到相应的重视。文章基于常见机组类型,首先介绍了风电机高电压穿越(HVRT)方面现有电网要求,给出了现有风电场高电压穿越能力要求曲线,对风电机组高电压穿越软硬件的技术方案。最后仿真证明了所提技术方案的正确性,分析了该技术方案对风机运行成本方面的可行性。