改进bang bang控制的微网VSG自适应虚拟惯量控制策略

研究并网逆变器虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)控制策略在有新能源接入的电力系统中的频率稳定性问题.利用虚拟惯量的可变性,减少频率超调量并加快频率响应速度,提出一种基于改进bang-bang控制的微网VSG自适应虚拟惯量控制策略.首先,在bang-bang控制的基础上,设定一个频率稳态区间与稳态惯量.然后,通过建立微网孤岛运行模式下的VSG小信号模型,对虚拟惯量进行稳定性分析,确定虚拟惯量的取值范围及稳态惯量.最后,用Matlab/Simulink进行仿真实验,对比多种虚拟惯量控制策略,验证了所提策略的有效性.     

考虑小干扰稳定和频率稳定的虚拟惯量配置分析

新能源发电占比的提高使得系统惯量下降,虚拟同步机可为系统提供惯量支撑.目前,虚拟惯量的配置主要是从小干扰稳定和频率稳定两者之一的角度进行分析的,鲜有研究同时考虑这2个因素.并且,虚拟惯量配置的研究主要针对电压源型虚拟同步机,很少针对电流源型虚拟同步机.为此,该文通过建立电压源型和电流源型虚拟同步机的同步主导回路模型,分...     

结合频率预测的虚拟同步发电机自适应参数控制策略

在基于虚拟同步发电机的逆变器控制模块中加入频率预测环节,得到系统受扰动后频率的最低值或最高值。基于预测的频率最值,在满足储能释放最大容量不变和逆变器输出功率不超过额定容量的前提下,利用逆变器参数能够实时调节的优势,增大虚拟转动惯量和阻尼系数的整定区间。结合更灵活的参数取值方法,提出转动惯量和阻尼系数协调控制策略,从而改善受扰动后系统频率和输出功率的恢复效果。根据二阶系统响应指标要求,给出参数整定方法。最后,利用Matlab/Simulink仿真,在孤岛和并网模式下验证所提控制策略的有效性。     

基于虚拟同步机控制技术的交直流互联电力系统电压稳定控制策略

电压暂降是电力系统正常运行过程中一种不可避免和难以预测的电能质量问题.交直流微电网和交直流配电的发展,使交直流互联方式下交流电网电压稳定问题更加复杂.针对电压暂降治理,提出了一种采用虚拟同步发电机技术的交直流互联方法.根据本文提出的方法,光伏发电和电池储能等直流分布式系统,能自主地参与到对交流电网电压的调节中,从而维持交流母线电压的稳定性.设计并搭建了额定功率为120kVA的仿真平台,对上述控制策略进行了仿真分析和研究,仿真结果验证了所提出控制策略能确保交流母线电压在电网电压暂降早期不会出现较高幅值的跌落,并在电网电压暂降故障排除后较快地恢复其额定幅值.     

附加转速优化虚拟惯性控制的双馈风机一次调频研究

双馈风机由于自身运行特性,不再具备同步发电机所具有的惯性响应能力,导致双馈风电机组大规模并网后,减弱电力系统中惯性响应能力,系统发生功率扰动后,不足以维持频率在规定范围内变动,对电力系统稳定运行产生不良影响。首先分析电力系统引入风电机组后,风机对电力系统的影响;提出双馈风电机组附加转速优化虚拟惯性控制策略,在传统虚拟惯性控制中添加转速优化模块,并与转子转速控制相结合,使风机转子释放或吸收能量更多且平缓,减少对电网的冲击,并在该控制策略中加入转子转速保护模块,防止转子转速过低或过高,从而导致风机切出电网或对风机造成损伤,使双馈风机组具有与常规同步发电机同样的特性;最后在电网发生负荷突变情况下,引入附加转速优化虚拟惯性控制和综合控制进行仿真,验证所提出控制策略在电网等效惯性进一步降低时的有效性。     

变速恒频双馈潮流发电机励磁控制技术

基于双馈电机的潮流发电系统是通过调节转子绕组中励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频(VSCF)控制的.在分析双馈电机的工作原理和数学模型的基础上,设计了基于定子磁场定向控制的变速恒频双馈潮流发电机的励磁控制系统.在Matlab/Simulink环境中进行了仿真研究,结果表明,采用定子磁场定向控制可实现双馈潮流发电系统定子端口有功功率和无功功率的解耦控制.     

双馈发电机的稳定性研究

本文首先通过功角特性分析了双馈发电机的静态稳定性,并给出了其可以稳定运行的功角范围。然后根据同步旋转坐标系下双馈电机的动态数学模型,推导出双馈发电机在小信号扰动下的线性数学模型,利用李雅普诺夫第一法及第二法分析定子磁场定向下双馈发电机的暂态稳定性的充要条件,旨在从电机参数和稳态运行工况点的电机变量的变化对系统暂态稳定性的影响的角度来分析双馈发电机的稳定性。     

基于虚拟同步发电机的逆变器并联环流抑制策略

针对多个逆变器并联运行时产生的系统环流问题,提出了基于虚拟同步发电机的逆变器并联环流抑制策略.首先采用虚拟同步发电机算法,可以使得逆变器的并联系统稳定,其次在电压电流双闭环控制环节中加入虚拟阻抗来模拟大电感,既可以达到抑制环流的目的,又可以有效地抑制系统输出端电压的跌落.通过搭建仿真模型并进行了仿真研究.仿真结果表明该控制策略对系统的环流有明显的的抑制作用.     

双馈式变速恒频风机塔架的模态分析

对LDFD-60/1000双馈式变速恒频风机的塔架进行了分析,用有限元模态分析的方法分析出了塔架的固有频率和振型,并与理论分析结果进行比较,根据分析结果讨论了有限元建模的合理性。     

用综合矢量法分析自励同步感应双馈发电机

通过分析得出反映定转子电压电流内在关系的等效电路和相量图，导出电磁功率和励磁 无功功率的表达式．本文提出自励电容值、外特性和调整特性的计算方法，计算时考虑到发电机 主磁路饱和效应．计算值与样机实验数据一致．     

同步坐标下的无刷双馈风力发电机控制系统

从转子参考轴d-q模型出发,研究同步坐标下的无刷双馈电机（BDFM）的数学模型,根据BDFM的特性,采用磁链定向的矢量变换控制技术,设计了一种新型的功率控制系统。该系统通过控制发电机的控制绕组进行交流励磁。实现变速恒频发电机有功、无功的解耦控制。同时,考虑到电机结构的复杂性以及电机参数随环境的可改变性,对功率环采用模糊控制,可以更好地增强系统的鲁棒性,从而实现最大风能捕获和高效发电运行。计算机仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。     

基于非线性PID的微电网虚拟同步发电机控制

为解决传统虚拟同步发电机(VSG:Virtual Synchronous Generator)电压电流双闭环控制的抗扰动性能差,受系统参数变化及各种不确定影响较大等问题,在建立微电网VSG转动惯量自适应控制模型的基础上,采用一种基于跟踪微分器的非线性PID(Proportion Integration Differentiation)实现电压外环和电流内环的控制,并根据输出信号的反馈值实时调节系统动态响应,从而达到稳定输出的效果。通过仿真验证了基于非线性PID的微电网虚拟同步发电机双闭环控制的正确性和有效性。     

双馈同步感应发电机的最大容量和并网问题

采用综合矢量法．推导一般的双馈感应电机的数学模型，倍速双馈同步感应发电机是这种电机的一个特例，分析它的最大容量和一般感应发电机最大过量的关系，并讨论这种双馈发电机的并网问题．     

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.     

基于虚拟同步机的主动配电网电压控制方式研究

随着化石能源等不可再生能源的逐渐消耗,针对光伏、风电以及生物质等可再生新能源进行研究,探索了一种基于虚拟同步机(VSG)的主动配电网电压控制方式,并对提出的设计进行了仿真分析,对虚拟同步机(VSG)对主动配电网电压的有效性进行了验证.结果表明,提出的基于VSG的电压调节方式,不仅能够较好的对新能源出力波动进行抑制,降低对主动配电网电压的影响,还能改善并网逆变器无阻尼与惯性小的缺点.     

基于MMC海上全直流风场虚拟同步发电机控制策略

海上全直流风场能够充分利用清洁风能源的同时也给电能变换调节控制技术带来了一定程度挑战。对基于MMC的海上直流风机的运行特性进行分析,在低调制比模式下的MMC具有良好连接低压交流与高压直流输出特性。建立了由全桥逆变装置等效的虚拟同步发电机模型,并提出了功率-频率以及电压-无功控制调节策略。最后利用PSCAD时域仿真软件搭建了由多台风机构成的全直流风场并网运行模型,设置相应扰动对比分析虚拟同步发电机控制策略下的系统相应,并与传统控制模式下逆变器相应进行对比,证明了该方法有效性。     

统一潮流控制器并联变换器虚拟惯量控制策略

针对统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)在调节电力系统线路潮流过程中存在的功率不平衡引起的UPFC接入点电压、直流电容电压波动问题,构建UPFC的数学模型,设计稳压控制电流前馈,提出基于虚拟惯量的UPFC并联变换器控制策略,通过引入UPFC电容虚拟惯量,在并联变换器电压外环的基础上设计UPFC电容虚拟惯量控制环,以电网实际频率为输入量,降低潮流控制过程中的电压波动;为加快UPFC直流侧电容电压控制速度,将前馈补偿点进行了改进,在并联变换器dq轴有功无功分量控制环路中加入改进的前馈量,改善功率协调控制效果。搭建UPFC仿真模型,仿真结果表明,相比常规控制策略,该控制策略既保证了线路有功无功独立调节的功能,又有效地减少了电压的波动,提高了系统的响应速度。     

双馈风机系统最大功率控制研究

我国乃至全球风力发电技术目前还不够成熟,在发电过程中存在很大的损耗。 众多解决方法都存在着抗干扰性(即稳定性)较差,响应速度较慢的问题,难以精确迅速地跟踪最大功率点,实现双馈电机的最大输出,而且由于风力机响应时间常数大、精度低、动态调节能力差,风速检测比较困难,很难通过调节风力机转速实现最大风能追踪。 为了解决这些问题,提出以双馈电机定子输出反馈给电网的功率最大为目标,建立基于电网电压定向下的 DFIG 数学模型,并在此模型基础上引入模糊控制,实现双馈电机最大功率点跟踪策略(把追寻双馈电机定子输出给电网电能最大控制策略统一称之为最大功率点跟踪策略)。 最后,通过MATLAB 进行仿真和实验不同风速条件下的动态调节性能,实现了双馈电机最大功率点跟踪的稳定性和灵敏度提高,并且在风速变化的情况下也能迅速进行最优控制。 因此,该方法理论具备参考和利用价值。     

双馈风力发电机电流谐波分析

由于变速恒频发电系统中交-交变频器输出电压中含有大量谐波,导致发电机输出电能质量无法满足实际需求.针对这一问题,在分析双馈发电机数学模型的基础上,对双馈发电机转子侧输入非标准正弦电压情况,以及定子侧电压出现三相不平衡情况时,电机定子及转子侧的电流进行傅里叶分解,分解为基波电流和一系列谐波电流,得到各次谐波幅值及其频率,从而进行谐波分析和仿真研究,验证分析方法的正确性.