调整双馈风力发电机无功功率的风电场并网点电压控制

由于风能的波动、负载的变化、线路故障等原因,使得风电场并网点的电压经常发生波动.电压的波动会影响发电机的功率解耦性能,尤其是电压跌落过大可能造成风电场发电机的大面积脱网及当地电网电压崩溃,因此稳定风电场并网点的电压是风电场安全运行的一个基本要求.针对此问题,提出一种同时利用网侧变流器和定子侧无功进行电压控制的改进方案.该方案在低电压故障期间,机侧变流器控制转换为无功优先,在机组允许条件下,通过调整注入转子无功电流的比例系数实现向电网注入最大的无功功率.对典型网络结构风电场的仿真分析结果验证了改进方案同有功优先方案和仅转换为无功优先的方案相比具有明显的优越性.     

适用于大规模风电场的MMC-HVDC控制策略研究

风电场柔性直流并网是大规模风力发电的关键问题之一,而模块化多电平换流器(MMC)是风电场柔性直流并网的发展趋势。本文提出一种适用于大型风电场的MMC-HVDC控制策略,通过建立MMC数学模型,将分层控制思想引入到MMC-HVDC控制中,具体划分为系统级控制、换流器控制及模块电压控制3个层次;此外,为了进一步增强系统侧MMC的动态性能,采用反馈线性化方法设计内环电流控制器,提出一种改进的分组式电容电压排序方法,以平衡直流电容电压。基于实际系统的仿真研究验证了本文提出的MMC-HVDC控制策略的正确性与可行性。     

基于虚拟同步补偿器的常规风电场“场站级”电压源型协同控制策略

为解决“双高”系统电压源缺失性及惯性和阻尼不够带来的电压稳定性问题，研究人员以构网变流器控制加储能技术为切入点，提出了风电场交流侧配备虚拟同步补偿器的解决方案。在直流侧配备储能，需要对整个风电场换代升级，经济性较差；在交流侧配备虚拟同步补偿器，虽升级简单，但采用独立控制策略，未从根本上解决新能源场站整体表现为电压源特性的问题。因此，文中提出了一个基于超级电容储能的虚拟同步补偿器协同控制方案，并充分考虑了超级电容储能容量的限制作用，该方案的有效性和可行性在MATLAB/Simulink仿真平台中进行了验证。结果表明：通过协同控制风电场与虚拟同步补偿超级电容的出力，能够在保证设备安全运行的前提下，整个风电场站表现出电压源特性，同时可为对风电场提供阻尼支撑作用。可见，超级电容额定功率为15%的风机额定功率时，其协同控制效果即可实现最佳风电波动性抑制和阻尼性能。     

基于MATLAB的VSC-HVDC系统特性的分析与研究

柔性直流输电系统的基本特征是采用全控型的电力电子开关器件和高频PWM调制技术,其在现代电力中的应用得到极大关注.基于MATLAB研究两相三电平VSC-HVDC系统的结构和控制原理,并仿真分析系统在阶跃响应、交流系统扰动和交流系统故障时的动态特性.仿真结果表明,电压源换流器型柔性直流输电系统具有良好的稳态性能和动态性能,为后续深化柔性直流输电系统的研究奠定理论基础.     

迭代学习PMLSM跟踪控制

在具有重复运动轨迹跟踪系统中,为了抑制永磁同步直线电机系统模型的不确定性、外部扰动,提高跟踪精度,提出用前馈-反馈结构来控制PMLSM的运动过程。重复迭代学习前馈控制可以提高系统轨迹跟踪性能,而IP反馈控制对参数变化和外部扰动有很好的抑制作用,提高系统的稳定性。Matlab仿真结果验证了方法的有效性。     

基于电压源换流器型直流输电分区联络线的黑启动方案

提出了基于电压源换流器型直流输电(High Voltage Direct Current Based on Voltage Source Converters,VSC-HVDC)线路作为分区联络线的黑启动方案,对区域电网实施软启动和恢复过程进行了研究.VSC-HVDC良好的电压、频率控制特性使得黑启动过程快速且平稳,不发生涌流和暂态过电压.通过PSCAD软件进行了仿真试验及数据分析, 验证了所提出的基于VSC-HVDC分区联络线黑启动方案的可行性.     

自抗扰控制器在电压型PWM整流器中的应用

为了抑制PWM整流器负载扰动对直流侧输出电压产生的影响,提出将自抗扰控制器引入基于电压定向的直接功率控制三相电压型PWM整流器中的电压控制方案.将负载扰动归到未知扰动中,用扩张状态观测器对负载扰动进行观测和补偿,结合自抗扰控制器进行电压外环控制,并与模糊PID控制进行了仿真对比.仿真结果表明,该方法能够快速、无超调对输出电压进行控制,实现了单位功率因数运行,并能有效抑制负载变化的影响.     

多通道并联无线岸电系统扰动抑制技术研究

输入输出均并联型多通道无线岸电系统可通过模块化叠加实现舰船岸电大功率传输，解决单通道功率受限问题. 但在模块生产、安装及运行过程中难免产生参数差异和扰动，进而将引起岸电输出电压不稳定，影响无线岸电系统可靠运行. 为此，首先给出多通道并联无线岸电系统电路拓扑，建立了以逆变器移相角为输入、目标负载功率为输出的多通道并联无线岸电系统模型，采用能量?相角的方法降低系统阶数，建立系统小信号模型，基于Trapezoidal阶梯双线性逼近法设计了系统控制器，分别研究通道耦合器参数差异、系统直流输入电压扰动、负载扰动三种工况，通过Matlab仿真和实验验证了参数差异及参数扰动下控制器效果，结果表明控制器在三种扰动工况下均有较好的控制效果，保证了多通道岸电系统的稳定运行，该技术对大功率无线岸电系统的设计与应用提供了技术支撑.      

不对称系统的设计参数对STATCOM性能的影响

研究在系统不对称条件下参数对新型静止无功补偿器 ( STATCOM)性能影响情况 ,为实际装置优化参数设计以及提高装置在系统不对称条件下的生存能力提供理论依据。基于以电容器为直流侧储能元件 STATCOM在系统不对称情况下的数学模型 ,详细分析和解释了 STATCOM在系统不对称条件下的运行特点、谐振现象以及参数对STATCOM的性能影响。计算机仿真和动模实验研究验证了理论分析结果。这些理论分析结果对 STATCOM装置的参数设计具有重要的理论指导意义。     

电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计

为了解决电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计问题,根据整流器在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型建立了其功率控制数学模型. 基于功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制系统的特点,推得交流侧电感是由功率、功率滞环比较器环宽及开关平均频率决定的;直流侧直流电压是由交流电压、电感及负载决定的;突加负载时直流侧电容是由直流电压波动、功率、电感及负载决定的. 根据上述影响主电路参数的诸多因素,提出交流侧电感、直流侧电压及直流侧电容的设计方法. 计算机仿真和实验证明了本文提出的设计方法是可行的.     

基于PSCAD的双馈风电机组低压穿越控制策略

随着风电机组装机容量的不断增加,风电场并网规范对风电机组的运行要求越来越严格,要求具有外部电网故障下不脱网运行（低压穿越）的能力.为了研究双馈风电机组（DFIG）在低压穿越控制策略的优化方面提供有效的动态仿真与分析平台,并克服Matlab/Simulink仿真环境下所建模型在动态性能方面存在的不足,采用PSCAD仿真软件建立了双馈风电系统的动态仿真模型.通过分析电网对称故障时DFIG的暂态特性,并对转子电流与定子磁链的关系分析得出涉及定子磁链动态过程的改进矢量控制方案,配合转子侧Crowbar保护电路,并对网侧变流器进行有功和无功功率的解耦控制,从而使得电网对称故障时转子过电流、直流母线电压和转矩剧烈波动的情况得到了解决.     

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。     

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.     

变速恒频双馈风力发电系统的励磁电源

给出了变速恒频双馈风力发电系统中交流励磁电源的控制方案.在基于电网电压定向的基础上,分别对转子侧变换器和网侧变换器进行了研究.分析了双馈电机数学模型,并对空载并网控制策略进行了设计,实现了系统在变风速条件下无冲击电流并网.采用直接电流控制对网侧变换器进行控制,并实现了能量双向流动,功率因数可调,使双馈风力发电系统能运行在次同步和超同步两种状态下.实验结果证实了理论分析的正确性和控制策略的有效性.     

基于多端柔性直流条件下环塔新能源送出可行性分析

针对新疆环塔里木盆地的风能、光伏新能源送出现状,提出采用多端柔性直流输电方式进行新能源外送。从电压等级的选择、柔性直流与高压交流、传统直流输电方式对比,分析环塔地区新能源外送采用柔性直流输电方式的可行性。针对环塔新能源柔性直流送出,设计送端、受端各换流站的控制方式和对环塔交流电网等值建模。最后通过PSCAD/EMTDC搭建送端风电场、光伏电站和受端环塔750kV交流电网仿真模型,并将其组成三端柔性直流系统实现环塔盆地新能源的消纳,通过仿真分析动态特性,验证可行性。     

应用STATCOM的DFIG风力发电机低电压穿越能力分析

针对 DFIG（double fed induction generator）风电机组低电压穿越能力（LVRT,low voltage ride through）问题,笔者基于 STATCOM 研究了一种电压外环与电流内环相结合的双闭环反馈控制策略,并仿真验证了所提出方法的有效性。将 STATCOM 分别安装风电机组机端、并网点高压侧和低压侧,且设置不同电压跌落深度,比较其补偿效果。实验结果表明,安装在风电机组机端时补偿效果最好。在电网电压跌落时,STATCOM 能快速为电网输入无功,抬高风力机的机端电压,从而提高风电场的 LVRT 能力,从 STATCOM 输出无功大小和风电场机端电压被抬升的比例两方面分析,对于不同深度的电压跌落,STATCOM 补偿效果都较为显著。     

变速恒频双馈风力发电系统空载并网积分变结构控制

围绕变速恒频双馈风力发电系统空载并网问题,将滑模变结构控制与矢量控制相结合,提出了一种基于指数趋近率的积分变结构控制策略,并分别对理想情况、电机参数摄动情况和电网电压波动情况下的双馈风力发电系统空载并网过程进行仿真分析．结果表明：在本控制策略下,双馈风力发电系统空载并网动态响应良好,稳态误差近似为零,过渡平稳,并网后无需更改控制器参数即可顺利进入最大风能追踪阶段;与传统PI控制相比,本控制策略能够有效抑制参数摄动及外部扰动对双馈风力发电系统的影响,具有较强的全局鲁棒性．     

电网不对称故障下直驱永磁风电机组并网逆变器的双电流闭环控制策略研究

在分析不对称电网电压条件下直驱永磁风力发电机组并网逆变器数学模型的基础上,提出了正负序双电流闲环控制策略,完成风力发电机组在电网发生不对称故障下的不脱网运行.在PSCAD/EMTDC环境下建立基于IGBT背靠背变频器的1.5 MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果证明该控制策略的可行性.     

风电场向孤岛输电的VSC-HVDC Light的建模与仿真

介绍了以VSC控制为基础的HVDC Light的系统结构和工作原理,在MATLAB中创建了风电场向孤岛输电的VSC-HVDC Light系统仿真模型,并对其进行了稳态仿真研究.对仿真结果进行分析可知,系统直流电压基本稳定在给定的电压值,两端直流电压实现了协调配合,有功功率实现了协调控制和自动平衡传输,各状态量都符合理论值,模型准确模拟出了VSC-HVDC Light系统的稳态工作状况,为实际工程提供了科学的理论依据.