超导储能提高直驱风电系统低电压穿越能力的控制策略

针对电网故障、扰动引起的电网电压跌落给并网运行的永磁直驱风力发电系统带来的问题,应用超导储能系统提高永磁直驱风力发电系统的低电压穿越能力.研究永磁直驱风力发电系统以及超导储能系统的数学模型,设计相应的控制策略.利用Matlab/Simulink工具箱搭建系统仿真模型,给出不同电网电压跌落状况下,添加超导储能系统前后的仿真实验结果,并对实验结果进行对比分析.结果显示,当电网电压跌落时,超导储能系统能迅速平衡直流母线的功率变化,使直流母线电压保持稳定,直驱风电系统低电压穿越能力得到一定的提高.     

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。     

基于超导磁储能装置的风电并网功率控制研究

风电系统输出功率的波动性和间歇性作为制约风电系统大规模并网的关键因素,给电网带来的不利影响越来越受到重视。为了提高风电系统并网功率的稳定性,本文对基于超导磁储能装置的风电并网功率控制做了研究。首先在理论上抽象描绘出风电并网系统的结构图,其次阐述超导磁储能装置抑制风电并网系统功率波动和震荡的原理,最后利用仿真软件matlab/simulink对风电并网系统进行了仿真分析,验证了采用超导磁储能装置稳定风电并网功率的正确性。     

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.     

基于双向直流变换器与储能系统的直驱式风机能量输出控制

本文提出一种包含储能单元的永磁直驱风力发电系统,通过对储能系统的控制实现对风机输出能量的控制,减小风机出力波动对于电网的影响。风机通过一个全功率背靠背变流器连接至电网,储能系统和双向DC-DC变换器通过背靠背的直流母线接入系统。背靠背变流器机侧使用最大功率追踪控制(MPPT),实现对风能的最大捕捉。储能单元通过检测风机的功率输出来进行充放电控制。基于Matlab/Simulink搭建了系统仿真模型,结果表明提出的系统的结构及控制策略可以有效地抑制风机的能量波动。     

微电网超级电容器混合储能系统控制策略

光伏微电网有离网与并网2种工作模式。在离网模式下由于负荷及可再生能源的功率变化使得直流母线电压产生波动,在并网模式下会因输入功率变动以及非线性负载产生的低次谐波等使并网电流脉动较大,影响电能质量。本文利用超级电容器和蓄电池组2种储能组件构成微电网混合储能方案,使微电网在离网运行时利用超级电容器的快速响应来补偿瞬态功率,从而更快地稳定直流母线电压;并网运行时在传统并网的电压电流双闭环控制策略中,增加超级电容器电流控制环,降低并网时的电流脉动。对混合储能控制方案进行了仿真和验证,结果表明,提出的混合储能控制策略可以使直流微网母线电压的波动控制在5%以内,并且使并网电流总谐波失真维持在7%左右,从而达到控制目的。     

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．     

超导磁储能装置抑制风电并网功率波动的探索

为减小随机波动性的风电对电网产生的冲击,采用储能装置平抑功率波动,通过快速补偿或吸收不平衡功率,提高风能的利用率.超导磁储能装置响应速度快、能量密度大,将超导磁储能应用于风电厂出口处,并在MATLAB中对超导磁储能装置平抑风电并网功率波动的系统进行仿真验证,结果表明,超导磁储能技术对风电并网产生的功率波动有抑制作用.     

基于荷电状态预测反馈的混合储能系统控制方法设计

风力发电系统输出功率的波动性和随机性会对风电并网产生许多不利影响,在风力发电系统中配备一定容量的储能装置,可以有效地平抑风电功率的波动。提出利用电池储能和超级电容组成的混合储能系统,分别补偿低频和高频分量。针对电池储能系统提出了荷电状态反馈控制策略,在电池储能系统因反馈控制功率受限时,再由超级电容进行二次出力补偿。所提出的控制方法在一定程度上弥补了储能设备单独使用时的不足;并且在补偿过程中考虑电网调度的需求。最后,通过仿真验证了所述方法的有效性。     

基于混合储能系统的双馈风力发电系统直流电压控制策略

风电系统故障及其处理过程中,双馈电机双变流器间会产生不平衡有功功率,导致直流母线电压变化引发电容击穿.基于变流器和直流电容的模型提出混合储能装置中超级电容器和蓄电池的协调控制策略,依据经验模态分解法提取直流侧功率幅值变化的高、低频分量控制DC/DC变换器,进一步计算了混合储能装置的容量约束方法,并通过MATLAB搭建模型验证上述策略.仿真结果表明:该方法能减少故障期间电机直流侧不平衡功率,稳定直流侧电压,提高系统的高-低电压穿越能力.该方法易于工程实现,可为风电机组配备故障全程穿越控制技术提供参考.     

全桥全控型并网变流器在风力发电系统中的应用

直驱风力发电系统中,变流器是将发电机所发的电能输送至电网的设备,它是完成将发电机发出的变压变频的电能转换成恒压恒频的电能的装置,并能够实现对发电机输出的电流、功率因数等的快速调节,减少对电网的谐波污染。在对比分析了当前水平的全功率并网变流器主电路拓扑结构基础上,重点对永磁直驱风力发电的网侧变流器做了深入的分析,建立了两相旋转坐标系(d-q)下的数学模型。在同步旋转坐标系下,将输入功率因数改善到单位功因,降低了单位谐波含量。同时,在三相全桥全控型直流-交流变流器市电并网下,提出了交-直轴电流闭回路控制,使永磁式同步发电机向电网提供电能。利用Matlab/Simulink搭建系统模型。仿真表明设计的交-直轴电流闭回路控制,具有谐波含量低、响应速度快、风能利用率高、控制效果良好等特点,验证了理论研究的正确性。     

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.     

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。     

含源网络中复合储能式电力电子变压器的协调控制

因电力电子变压器（PET）自身难以应对电网电压的跌落或中断，为提升含源网络中PET低压直流侧的电能质量，文中拟将多类型复合储能系统的多端口DC / DC变换器与光伏系统相结合、以应用于工程实践。文中首先对多端口蓄电池采用能量流均衡控制进行优化，使各荷电状态接近同一值。后引入超级电容补偿负荷突变时的高频分量，减小充放电对蓄电池的冲击。再采用功率分配型控制对光伏系统进行并网，与复合储能系统进行协调控制，从而快速有效调节功率，对系统的稳定性进行优化。仿真结果表明，光储协调控制能提高PET的功率补偿能力以及对新能源的消纳能力，验证了光储系统应用在低压直流侧的有效性，提高了系统的可靠性和稳定性。     

直驱式风力发电并网逆变器的仿真分析

对直驱式风力发电并网逆变器工作原理研究的基础上,建立了逆变器在三相旋转坐标系下的数学模型并进行分析。提出了一种基于前馈解耦的双闭环控制策略,同时结合矢量脉宽调制方法(SVPWM)对交流侧输出电流实施有效控制,使其波形正弦且与电网电压同频同相,从而大大减少了对电网的谐波污染,提高了风力发电的并网效率和可靠性。同时,对该方法在Matlab/Simulink中进行了建模与仿真,仿真结果验证了控制方法设计的正确性和可行性。     

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。     

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。