风电场无功电压控制系统设计和应用

针对国内风电大规模集中接入电网引起的电压稳定和控制问题,提出了一种适用于变速恒频风电机组风电场的多模式、多目标无功电压协调控制策略。在此基础上,设计了风电场无功电压控制系统。介绍了该系统的架构、主要功能模块和接口的设计方案,通过在上海奉贤海湾风电场一期扩建工程开展现场试验,验证了控制策略的正确性,并证明通过合理控制风电场的无功输出能够有效地对并网点提供无功支撑,有助于维持接入地区电网的电压稳定。

变速恒频双馈电机风电场电压控制策略

提出了一种基于变速恒频双馈电机的风电场电压控制策略,该策略以风电场出口升压变压器高压侧电压为控制目标。介绍了该控制策略的总体结构,阐述了风电场高压侧电压控制的原理,并考虑风电场无功功率极限,研究了无功功率控制、分配和故障情况下紧急电压控制方案。针对风速扰动和电压骤降2种情况进行了仿真。仿真结果表明,所提出的控制方案与功率因数控制和传统的电压控制策略相比可以明显地提升风电场电压水平,且无需高压侧信号、经济有效。

改善接入地区电压稳定性的风电场无功控制策略

针对大规模风电场接入电网带来的电压无功问题,提出一种改善接入地区电压稳定性的变速恒频风电场无功控制策略,在系统发生扰动时,以接入点为电压控制点,扰动前的稳态电压为控制目标,动态调节风电场输出无功功率,维持接入点电压水平。实际应用时,该策略利用系统部分雅可比矩阵推导风电场的电压无功灵敏度信息,并根据风电场的无功输出能力计算风电场无功调整量,同时通过设置控制死区和延时,避免了风电机组的频繁调控。仿真算例表明,采用所提策略能够充分发挥变速恒频电机风电场的快速无功调节能力,有效抑制风速扰动、负荷变化等因素引起的电压波动,维持接入地区电网的电压稳定性。

考虑源网协调的风电场动态无功补偿装置控制策略

通过分析动态无功补偿装置感性支路恒无功控制对地区电网无功电压灵敏度的作用机理,指出该控制容易造成扰动后系统电压的大幅波动,从而从原理上指明风电场动态无功补偿装置采用恒电压辅助控制的必要性,并从源网协调的角度提出一种动态无功补偿装置主/辅协调控制策略。该协调控制策略可实现系统运行工况变化时感性支路恒无功控制与低压侧恒电压控制间的灵活切换,从而避免了扰动后系统电压的大幅波动,进而降低了风机高电压脱网事故风险。借助PSS/E搭建风机脱网事故地区风电汇集系统模型模拟风机高电压脱网过程,验证了所提控制策略避免扰动后风机高电压脱网的效果。

改善多馈入直流系统电压无功特性的直流控制策略

为了改善多馈入直流系统受端交流系统的电压无功综合特性,在直流系统逆变侧引入了定交流电压控制;然后,使用新型指标——电压稳定耦合因子来衡量直流输电子系统换流母线间的影响,并指导该控制方式在多馈入系统中的设置方案;同时,提出了一种平滑切换逻辑控制器,以实现直流系统在定交流电压控制和其他控制策略之间的平滑切换。针对三馈入直流输电系统的电磁暂态仿真结果说明,当受端交流系统发生严重故障时,该控制策略相比常规的定熄弧角控制,能够有效改善弱交流系统电压稳定性及直流系统间的不利相互作用。

双馈式风电场改进的恒电压控制策略

双馈式风电场采用恒电压控制能够为电网提供电压支持,但风速的随机波动使输电线路潮流频繁变化,给控制系统的稳定性带来了挑战,因此本文对恒电压控制进行改进:通过引入等值风速作为前馈控制,对风速扰动进行补偿,抑制电压波动。为减小双馈风电机组内部有功损耗,提出双层无功分配策略:第一层根据各机组无功极限的大小进行分配,第二层以最大限度的减小机组内部有功损耗为目标,在双馈机定子侧和网侧变流器(GSC)之间进行优化分配。通过仿真,验证了该方法能有效抑制由于风速变化导致的电压波动,并且大大减小双馈风电机组内部功率损耗。

基于李雅普诺夫稳定理论的异步电机在线转子时间常数辨识方法

在异步电机间接矢量控制系统中,当定向转子时间常数Tr偏离真实值时,磁场定向就会出现偏差。为此该文深入分析Tr存在偏差时,电机磁场、转矩和电压的变化,并在此基础上从李雅普诺夫稳定理论角度推导出一个优化无功功率模型。该方法在无功功率模型中引入定子频率倒数对无功偏差进行标幺化,这使得电机在高、低速都有相近的Tr收敛速度,同时该方法可直接应用于电机四象限运行场合。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。

有源电力滤波器定频滞环电流控制新策略

简要介绍了瞬时无功功率理论谐波电流检测;提出定频滞环控制新方法应用于三相四线制有源电力滤波器。该方法主要根据电源电压、直流侧电容电压和参考电流信号波形的微分改变滞环电流宽度,实现开关频率的稳定。该方法的特点是不需要增加额外的模拟电路,完全数字化控制。使用Matlab仿真,仿真结果证明了该方法对三相四线有源电力滤波器定频控制是有效可行的。

基于恒无功控制策略的双机进相运行研究

提出一种恒无功控制策略,基于该策略设计了恒无功控制器;分析了机组有功出力对进相的影响和无功分配对静态稳定性的影响。仿真结果表明恒无功控制策略和恒无功控制器是有效和正确的;随着机组有功出力的增大,最大进相深度减小,调压能力减小;有功出力平均分配有利于提高最大进相深度;在总体进相深度确定的条件下,按无功与机组有功出力成反比的分配方案有利于提高电力系统整体静态稳定裕度。

基于SVPWM的静止无功发生器控制策略研究

考虑到实现和控制的经济实用性,针对低压配电网中静止无功发生器(SVG)的运行控制问题,提出了一种改进式控制策略,该控制策略有恒无功、恒电压两种控制方式,能满足不同用户、不同地区的功率补偿需求。其中,恒无功模式下的外环控制通过简单计算直接解耦q轴电流,避免了比例积分(PI)调节。通过在PSCAD/EMTDC中搭建的SVG系统仿真模型,对所提出的控制策略进行了仿真验证,并提供了大量的实验和仿真数据,仿真结果表明:依据该控制策略设计的SVG系统响应速度快,直流电压稳定性好,动态补偿性能优,同时实现简单,因而具有一定的实用推广价值。

发电机非线性恒无功励磁控制研究

恒无功和恒功率因数控制方式研究对小型发电机组有着重要的意义。推导了使用非线性零动态方法实现的发电机恒无功励磁控制规律,并对采用这种控制规律后,系统的稳定性做了详尽的分析。最后,对单机无穷大系统在该控制规律下的效果进行了仿真计算,结果表明在稳定无功方面比常规反馈励磁控制的效果好。

变速恒频双馈风力发电系统并网控制仿真

介绍了变速恒频双馈感应风力发电机运行的基本原理,分析了风力机功率特性和风能追踪的控制策略,对双馈感应发电机转子侧的变换器控制系统进行了建模与仿真。通过控制发电机输出有功功率来调节电磁转矩和转速,将定子磁链定向的矢量变换控制技术应用在对双馈型异步发电机转子侧变换器的控制上,获得了发电机有功功率和无功功率的解耦控制,为追踪与捕获最大风能创造了条件。电网侧的变换器使用电网电压定向的矢量控制技术来控制直流母线电压的恒定,调整了电网侧的功率因数。

基于模块化多电平换流器的无功补偿控制策略研究

针对模块化多电平换流器在配电网无功补偿中的应用,文中研究了模块化多电平换流器的无功补偿控制策略,实现了电网的无功补偿和电压平衡控制。基于MMC的基本工作原理,建立了MMC的等效数学模型。提出电流内环和功率外环的无功补偿控制方法,以及电流内环有功与无功解耦控制方法,实现了故障情况下的正序和负序分量解耦控制。功率外环在传统定电压PI控制的基础上,增加了电压反馈调节控制器并提出k参数控制策略,进一步提高MMC的线性工作区。最后,利用Simulink仿真的方式对文中所提出的控制策略进行仿真分析。结果表明,在电网对称运行与不对称运行条件下,该策略均可实现对系统的无功补偿和电压稳定控制,且研究内容为实现模块化多电平换流器在电力系统无功补偿方面的应用提供了参考。

500kV东莞变电站±200MVA静止同步补偿器的控制功能试验对比研究

为了验证静止同步补偿器(STATCOM)对电网电压的有效支撑作用,针对500kV东莞变电站±200MVA STATCOM工程项目,通过PSCAD软件仿真和现场试验对STATCOM装置的定电压控制、恒无功控制、与站内原有固定补偿器的协调控制这3项主要控制功能进行了功能试验对比研究。研究表明,STATCOM实际输出的无功电流能快速跟踪控制目标电流的变化,且PSCAD仿真与现场试验结果一致。因此证明了PSCAD模型贴近实际装置,且STATCOM的控制功能设计合理,能够对系统无功变化作出快速响应,能有效实现电压支撑作用,提高电网的输电能力,保证电网的安全稳定运行。

风电汇集地区无功电压控制策略研究

风电汇集地区的自动电压控制(AVC)系统对优化汇集地区的电压运行水平有十分重要的作用,其控制策略处于核心地位。通过概括近年来我国风机脱网事故,指出研究风电汇集地区的AVC系统的重要性;介绍AVC系统发展概况与目前风电场无功电压控制策略的研究现状;详细阐述目前我国风电场所应用的AVC系统的控制策略,最后总结出目前风电汇集地区AVC系统所存在的问题和改进之处。

模糊控制在变速恒频风电无功功率优化中的应用

分析了变速恒频风力发电机组的特性及运行原理。提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,确定定子无功参考功率,以提高机组运行效率、优化机组运行为目的的控制策略。在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了其运行效率。

基于发电机运行优化的变速恒频风电控制策略

以变速恒频风力发电机组矢量控制系统d-q轴旋转坐标系为基础,分析了风力发电运行原理。提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,要求定子无功参考功率的确定以提高机组运行效率,优化机组运行为目的的控制策略,在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了其运行效率。

微网中蓄电池储能系统的控制策略研究

微网中太阳能等一次能源发电易受自然条件因素的影响,导致输出功率很不稳定,针对上述问题,对储能系统作为微电网主要电源的主从控制策略进行了研究。以发展技术成熟的蓄电池为储能元件,主控储能装置采用恒压恒频控制算法,检测电网电压波动快速补偿有功无功功率;次控储能装置采用恒功率控制算法,维持最大功率的输出。搭建了微电网仿真模型,模拟微电网并网和孤岛运行模式转换的过程,仿真结果验证了该控制策略的有效性。

基于恒功率因数控制的风电场无功控制策略优化方法

风电场目前采用无功补偿设备的恒无功控制方式对风电场产生的无功功率损耗进行补偿,该方法没有考虑风机的无功出力能力,同时存在使风电场无功功率—电压灵敏度增大等不利于电网安全稳定运行的问题。风机以恒功率因数方式运行,动态无功功率补偿装置以恒电压方式运行,以风电场与系统不交换无功功率为控制目标,可以调用风机一定的无功出力能力,优化风电场无功控制能力。分析结果表明,该方法可以补偿风电场自身产生的无功功率损耗,降低风电场对无功功率补偿设备的投资。

磁饱和式可控电抗器的恒功率因数控制在动态无功补偿中的应用

阐述了可控电抗器的恒功率因数控制原理,提出了控制方法,给出了控制系统试验结果及结论。