户用小型风力发电系统的并网运行控制

为了克服独立运行的小型风力发电系统的缺点,节约电能,提出了一种与电网并联运行的户用小型风力发电系统的结构及其控制策略。该系统的并网部分由一个不控整流桥、Boost变换器和一个单相并网逆变器组成,采用"并网不上网"的运行方式。对Boost变换器进行控制,实现风力机的最大功率跟踪;并网逆变器采用以电流为内环、以电压为外环的双闭环控制方法,可与单相电网并联运行,但不对电网输出功率。通过不同风速、电网电压和负载下的系统仿真与单相逆变器并网实验,证明了系统控制策略的有效性。     

两级式三相光伏并网逆变器的控制及仿真研究

光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心部分,其直流侧工作电压必须高于电网峰值电压,故光伏发电系统一般采用Boost+逆变器两级式拓扑结构.以两级式三相光伏并网逆变器为研究对象,分析了其工作原理.前级Boost变换器控制实现MPPT控制;后级DC-AC变换器控制采用电压外环、电流内环双闭环控制,实现直流侧电压稳定和单位功率因数并网.最后在Matlab中搭建了两级式三相光伏并网逆变器的仿真模型,仿真结果表明了控制方法的有效性.     

户用型微电网单相并网逆变器控制策略研究

文中针对所设计的户用型微电网基本结构及能量管理要求,对微电网中的单相并网逆变器并网运行控制策略进行研究。构建了虚拟电网电压(电流)u_β(i_β),该虚拟电压(电流)与电网电压(电流)u_α(i_a)正交。借鉴三相并网逆变器矢量控制实现机理,对单相并网逆变器实施空间矢量脉冲宽度调制控制,提出直流母线电压、有功电流双闭环控制策略,实现并网逆变器输出有功功率P与无功功率Q的解耦控制。仿真结果验证所提出的控制策略实现了预期控制目标。     

多重电枢风电系统无电网电压传感器的并网逆变

以提高并网逆变器可靠性和降低成本为目的,采用基于虚拟电网磁链定向的无电网电压传感器的矢量控制策略;为了提高风电系统可靠性和容错能力,采用多重电枢直流侧电压并联运行的控制方案.详细分析单套逆变器数学模型和控制策略,实现两套逆变器并联运行并网.实验结果表明,三相并网逆变器输出电流正弦度良好,同时具有较好的动、静态特性,从而验证了方案的可行性和正确性.     

不平衡电网电压下永磁风力发电机并网逆变器的新型直接功率控制策略

为了研究不平衡电网电压条件下永磁风力发电机系统增强运行能力的有效控制策略,提出了比例-谐振电流控制方案,并将该方案应用于并网逆变器的直接功率控制中,以实现直驱永磁风力发电系统无需正、负相序分解的统一控制.在PSCAD/EMTDC环境下建立基于背靠背IGBT变频器的1.5 MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明,在不平衡电网电压下,该系统能够实现最大风能跟踪,且新型的直接功率控制策略结构简单,能够实现单位功率因数控制,具有良好的动态性能,有效地抑制了直流母线电压的升高,增强不平衡电网电压故障下直驱永磁风力发电系统的不间断运行能力.     

基于超级电容储能的光伏并网低电压穿越研究

采用超级电容储能配合光伏并网系统实现其低电压穿越功能,在电网电压跌落时,并网逆变器直接功率控制(DPC)的有功参考根据电网电压跌落程度进行给定,同时通过控制双向DC/DC变换器将直流母线侧多余能量存储于超级电容,以平衡逆变器两侧的功率,维持直流母线电压稳定.最后通过仿真验证了采用超级电容储能的协调控制方案的有效性和可行性.     

永磁同步并网风力发电系统双模块控制研究

针对永磁同步并网风力发电系统,研究了一种双模块控制系统。MPPT控制模块在整流器和逆变器之间设置Buck变换器,使用优化后的最优梯度-爬山法策略控制Buck变换器占空比。并网逆变控制模块采用直流母线电压瞬时值外环及并网电流瞬时值内环的双环控制策略,通过外环电压PI控制得到指令电流,进而采用PI瞬时电流控制经逆变器和LCL型滤波器得到并网输出电流。仿真实验波形表明,MPPT控制模块能够快速、稳定地跟踪最大功率。逆变器输出符合并网要求,控制效果具有较好的稳定性和动态特性。     

耦合电感式高增益Boost变换器分析研究

在新能源电动汽车、风力发电和光伏发电并网系统中,需要采用非隔离高增益直流变换器。传统Boost变换器的电压增益和效率受开关器件、电容和电感等影响,并且占空比不能大,电压增益较低。在传统Boost变换器的基础上,利用耦合电感的特性,将其应用在传统Boost变换器拓扑上,通过改变耦合电感匝比来提升电压。首先分析了耦合电感高增益直流变换器在考虑漏感和不考虑漏感情况下的工作原理以及性能分析,然后进行仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于MATLAB的单相光伏并网系统仿真设计

介绍了一种单相光伏并网系统仿真设计方法。根据光伏电池的数学模型建立了光伏阵列MATLAB仿真模型,利用S-Function函数编程实现了电导增量法的MPPT算法,在MATLAB/SIMULINK环境下,利用SimPowerSystems库搭建了单相光伏并网系统动态仿真模型,仿真结果表明,光伏电池输出功率能很好的保持在最大功率点,逆变器输出电压的频率和相位与电网电压的频率和相位相同,真正实现了并网。     

并网逆变系统低压穿越技术研究

逆变器控制系统作为光伏并网发电系统的核心,其设计直接影响整个并网系统的性能﹒随着光伏电站在电力系统中的不断接入,如何提高低压穿越能力成为研究热点﹒本文深入研究单相单级光伏并网逆变系统低压穿越技术,提出了基于单相PQ理论的有功无功电流解耦控制方案﹒该方法可实时对有功电流和无功电流参考进行调整,解决电压跌落过程中的功率不平衡问题,以实现故障期间的功率控制,并将无功功率注入电网以支持电网电压的恢复,最后通过仿真对本文所提出低压穿越技术的正确性和有效性进行了验证﹒     

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.     

双馈风电机组在电网对称故障下低压穿越仿真

以双馈式风力发电机（DFIG）为主体的大型风力发电机组在电网中所占的比例快速提高,为了确保风电接入电力系统运行的可靠性、安全性与稳定性,电力系统对并网风力发电机在电网故障,特别是电网电压骤降故障下的低压运行能力提出了更高的要求。文中介绍了电网对称故障时DFIG的暂态特性,通过对转子电流与定子磁链的关系分析得出优化转子侧变换器控制策略的方案,通过配合改进网侧变流器控制方法为DFIG在电网电压跌落期间提供了一个稳定的直流母线电压,从而使电网对称故障时的定转子过电流和直流母线侧过电压的情况得到解决。在研究模型的基础上,通过改变转子侧和网侧变换器控制策略的Matlab模型进行仿真实验,结果表明该方案对于对称电压跌落故障时的LVRT有一定的可行性。     

采用模糊PID控制的风电系统稳定电压研究

建立一个非并网的独立风力发电系统,以开关磁阻发电机为发电电源,发出的电能通过功率变换器输入到直流电网给负载供电;系统以超级电容器和蓄电池作为混合储能元件通过双向变流器与直流电网相连,采用模糊PID控制双向变流器的占空比,实现风力发电系统直流母线与混合储能系统之间的能量流动,有效地提高了风力发电系统的稳定性和供电质量.     

直驱式风力发电系统的仿真研究

对直驱式风力发电系统进行了相关研究,详细分析了风力发电系统中变换器模型,该系统由永磁直流电动机-发电机组、高功率因数整流器、全功率逆变器、滤波电路等组成,用直流电动机的端电压随时间变换引起的电机转速变化来模拟工程现场的风速变化,利用saber软件建立了整个仿真系统,并分析了整个系统中变换器的控制方式,仿真结果表明系统能够在不同风速下稳定运行,系统输出的电压近似正弦,谐波含量小,电能质量较高,同时也证明了系统模型的正确性和控制方式的有效性。     

基于超级电容的永磁同步风力发电机不对称故障穿越方法

风电系统与电网之间的相互影响越来越大,需要并网风电机组具有故障穿越能力来保证电网安全运行。为了提高永磁同步风力发电机组(PMSG)在不对称电网故障下的穿越能力,提出了一种基于超级电容储能的PMSG风电机组的故障穿越方法。该方法采用双向直流变换器将超级电容器组连接在交直交变流器的直流母线上,通过对超级电容的吞吐功率进行控制,限制了故障情况下交直交变流器直流侧电压上升,并降低了不对称故障引起的直流母线电压2倍工频纹波。同时在网侧换流器的控制中采用电网负序电压前馈的方法,消除并网电流负序分量。结合低电压穿越标准,对超级电容的容量选取进行了讨论,并建立了超级电容器及其功率变换电路的数学模型,设计了超级电容储能系统的控制器。采用Matlab软件,对1 MW机组的仿真结果表明,所提出的不对称故障穿越方法,可同时减小并网电流负序分量和直流母线电压的2倍工频纹波,提高了机组不对称故障穿越能力,验证了文中提出的故障穿越策略的有效性。     

基于SVPWM的直驱式风电系统网侧变换器控制策略

对基于SVPWM调制的直驱式风电系统网侧变换器的控制策略进行了研究,变换器采用了三相电压源型PWM结构,对其进行了分析并基于电网电压矢量定向控制,提出采用旋转轴电流线性化解耦控制策略的网侧变换器的数学模型,在双环控制中,采用了一种新型的PR控制策略。仿真结果表明,该系统运行稳定,动态响应快,输出直流电压稳定,且脉动很小,各项性能优良。     

电网短路状态下并网逆变器的谐振控制

为了改善电网短路故障情况下直驱式永磁风电系统的并网逆变器控制性能,提出基于比例积分谐振控制器的并网逆变器直接功率控制算法,通过设置基频谐振控制器实现网侧变流器输出电压、电流信号的无静差跟踪,同时在直流母线侧通过2倍工频谐振控制器可以抑制电网故障状态下直流母线的电压波动．与传统网侧逆变器的交直轴电流双闭环PI控制相比,该算法无须分离正负序电流分量,从而避免了电流滤波环节带来的系统带宽减小的弊端．在PSCAD／EMTDC环境下建立基于背靠背变流器的1．5MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明：当电网短路导致电压不平衡时,结合能量卸荷电路能够抑制直流母线电压的升高,限制了电网过电流,可以实现网侧逆变器的单位功率因数控制,增强了风电机组的故障穿越能力．同时搭建了10kV·A样机系统,试验波形证明了系统设计与控制策略的正确性和先进性．     

基于BOOST变换风力发电系统单相并网控制技术

针对风力发电系统的单相并网控制技术进行了研究,并系统地分析并网控制器的工作原理及其控制策略.该系统由不可控整流、DC-DC升压变换、H桥逆变和滤波器组成,采用电流闭环控制和电网电压前馈控制.利用Matlab/Simulink仿真软件对单相并网控制系统进行了仿真,验证了所设计系统的可行性.     

永磁同步风力发电机组的不对称故障穿越控制策略

永磁同步风力发电机组在不对称电网故障下运行,将导致并网电流不对称、畸变,直流母线电压上升并含有2倍工频纹波等问题.为了提高永磁同步风力发电机组在不对称电网故障下的穿越能力,提出一种PMSG机组的控制策略:在网侧换流器的控制中采用电网负序电压前馈的方法来消除并网电流负序分量;在机侧换流器的控制中提出了一种新的发电机电磁功率跟踪控制思想,使发电机的输出功率跟踪网侧换流器的输出功率,消除了不对称故障情况下直流母线电压的2倍工频纹波和限制直流侧电压上升,避免直流母线电压波动超出电容电压的额定值.1 MW机组的仿真结果表明,所提出的控制策略可实现不对称故障穿越,验证了所提出控制策略的有效性.     

基于数据驱动的交直流电网分层鲁棒日前优化调度

对于风电并网下基于VSC-MTDC的多区域互联电网日前优化调度问题,提出了基于目标分析级联的分层鲁棒调度模型。为降低风电出力的保守性,采用基于数据驱动的高维椭球(MVEE)多面体集合。为充分发挥VSC-MTDC输电方式的灵活调度能力,以VSC换流站为节点对交直流电网进行分层解构,将跨区域交直流电网的日前调度问题分为了高层直流电网多时段联络线协调优化的主问题和低层区域交流电网两阶段鲁棒优化的子问题,并且各个区域交流电网子问题独立并行求解。通过4区域-6节点互联测试网络的仿真求解,证明所提模型的有助于风电消纳。