电网不对称时直驱风电机组双电流环控制策略

推导了电网不平衡情况下直驱风电机组网侧变流器的电磁暂态模型,基于输出有功功率无波动,提出了正负序双电流环控制策略,分析了该策略下直流电压的稳态特性,并设计了可选择的前馈环节。正负序电量的检测通过正负序旋转坐标下分别滤波、瞬时值矩阵运算2种方法实现。仿真结果表明,该控制策略有效地抑制了网压不平衡情况下输出有功功率的二次谐波,避免了故障瞬间直流电压的升高,并且保证了三相电压、电流的高正弦度。     

三电平光伏并网逆变器低电压穿越的控制策略

为满足光伏逆变器并网要求,针对电网电压在对称跌落和不对称跌落情况,分别采用不同的低电压穿越控制策略。当发生对称跌落时,封锁电压外环,电流内环给定指定值;当发生不对称跌落时,采用电压前馈算法有效抑制跌落瞬间的电流冲击;快速的正负序分量提取和精确的电网电压同步信号,保证控制信号提取的实时性;抑制负序电流分量,保持三相电流平衡并动态调节无功电流输出,满足无功支撑要求;有源阻尼控制将保证系统的稳定运行。基于10 k W三电平光伏并网逆变器,进行Matlab/Simulink仿真和现场实验。结果表明,控制策略能有效抑制并网电流的瞬间冲击并具有较高的正弦度,从而保证在电网发生跌落期间的安全穿越。     

基于双二阶广义积分锁频环的光伏并网发电系统仿真研究

电网不对称故障时,光伏发电系统中的负序分量和谐波分量会影响并网逆变器中的锁相环及控制算法。文章提出一种具有自适应滤波的双二阶广义积分锁频环技术,用于电网电压和并网电流正负序分量的提取以及电网电压同步信号的检测,并将该技术引入到正负序双电流环控制策略,通过优化不平衡控制策略中锁相环的方法,提升光伏并网逆变器整个控制系统应对电网不对称故障的能力。通过Matlab/Simulink软件平台搭建基于DSOGI-FLL锁频环的光伏并网发电系统模型并进行了仿真研究,结果表明,文章控制策略在电网不对称故障时有助于消除有功功率的2倍频波动以及抑制并网电流中的谐波分量。     

并网故障下双馈感应风力发电系统的改进控制策略研究

介绍在并网故障下对双馈感应风力发电系统改进的控制策略研究。并网故障分为对称故障和不对称故障,在不对称故障情况下,当电网电压频率为60 Hz并且电机转速接近同步速时,在双馈感应风力发电机的转子中将会出现接近于120 Hz的转子电流主要谐波;在对称故障下,定子电压有一个瞬间跌落,从而会在转子中导致过电流、过电压、过转速的出现。该文中转子侧变频器(RSC)主要用于抑制在并网故障下转子中出现的谐波分量或过电流等现象;网侧变频器(GSC)则用于抑制变频器之间直流电容电压中出现的谐波,以维持直流电容电压恒定。所提出改进控制策略可更好地抑制并网故障,改善整个双馈感应风力发电系统的控制性能,并使用Matlab/Simulink仿真验证了控制效果。     

不对称电网电压下基于正负序分量检测风电换流器控制策略

提出了不对称电网的概念,阐述了电网电压不平衡产生的原因和典型的故障类型,给出了滤波器法和1/4周期延时法2种正负序分量检测方法。在正负序分量检测的基础上,讨论了针对不对称电网的改进的双闭环控制方案,通过建立正负序d、q坐标轴下的电流、电压和功率的方程,使得改进以后的双闭环系统可以使PWM换流器工作在不对称电网中,并保持输入电流正弦以及输出直流电压恒定。使用Matlab/Simulink工具进行了仿真验证,结果表明：基于正负序分量检 测的双闭环控制策略能够在对称和不对称电网下都有良好的表现,因此可以实现故障电网下的不间断运行。     

光伏电网电压不平衡及跌落补偿控制系统的设计

鉴于非线性冲击负载的影响,光伏电网母线出现电压跌落大、电压不平衡问题。提出一种基于三相VSC的超导储能技术前馈线性化控制方法。利用三相VSC变流器构建数学模型,如果简单地以交轴电流和直流电压来构建控制系统,物理上很难实现。所以文中以直轴和交轴电流来实现电流闭环控制,并在直轴电流环前置电压调节器实现了直流电压的前馈闭环控制。从而推导出三相VSC变流器的逆系统．并构造出伪线性系统。考虑建模误差、系统的快速反应和增强鲁棒性,采用内环PI控制器对伪线性系统进行综合。实现了交轴电流分量和直流电压的解耦,对该闭环控制系统计算机仿真的效果良好。     

1MW直驱风力发电系统建模与仿真研究

建立了1 MW直驱风力发电系统电磁暂态仿真模型,在PSCAD/EMTDC环境下采用电压空间矢量脉冲宽度调制技术(SVPWM)真实地反映变流器的动态开关过程和谐波特性,实现了直驱风力发电系统的机侧最大风能跟踪以及永磁发电机定子电流的解耦控制和网侧直流母线电压稳定的控制。文章还对网侧变流器的软件锁相环(SPLL)进行了优化设计,使之能够快速、准确地跟踪电网基波正序电压,有助于改善网侧变流器在电网不对称故障期间的动态控制性能。     

基于一种快速变量正负序分离方法的不平衡电压下双馈发电系统控制策略

根据正交坐标系的数学关系,提出一种快速变量正负序分离方法,称之为"准无延迟正负序分离算法"。相较传统的基于广义二阶积分滤波器设计和T/4延迟分离法,该方法可更快速准确地实现三相交流变量的正负序分离。仿真表明配合双馈风力发电系统的不平衡电压控制策略,可有效提高该系统在电网电压不平衡情况下的控制性能。     

基于参数优化LCL滤波器的直驱式PMSG并网控制

风力发电系统其输出功率具有波动性、因此造成电压闪变以及对电网注入谐波污染,文章对风机逆变器侧添加滤波器进行并网控制,采用整流侧电压为外环控制结构,内环为电容电流反馈的控制策略实现系统的有源阻尼控制,且引入恒直流电压调节逆变功率同时对LCL滤波器的总电感量参数进行最小化优化。最后通过直驱式永磁同步发电机三相并网侧的谐波电流进行了算例仿真,验证了所提方案的正确性和优化的有效性。     

直驱风电机组低电压穿越改进控制方法仿真研究

采用改进的瞬时对称分量法对电网电压瞬时值进行对称分量分解,提出了电网电压不对称跌落时D-PMSG的低电压穿越控制策略,按照电网电压正序分量和额定电压的比值减小发电机功率,并在解耦控制中分别控制正序和负序分量,正序通道完成能量的传输,负序通道产生和电网负序电压相等的负序电压,从而保证网侧逆变器电流中无负序分量,避免了逆变器非全相过负荷,充分利用其容量。仿真结果研究表明,提出的改进控制策略实现了不对称故障下的低电压穿越,并且保持了逆变器三相电流对称。     

Fault ride through of fully rated converter wind turbines with AC and DC transmission

Fault ride through of fully rated converter wind turbines in an offshore wind farm connected to onshore network via either high voltage AC (HVAC) or high voltage DC (HVDC) transmission is described. Control of the generators and the grid side converters is shown using vector control techniques. A de-loading scheme was used to protect the wind turbine DC link capacitors from over voltage. How de-loading of each generator aids the fault ride through of the wind farm connected through HVAC transmission is demonstrated. The voltage recovery of the AC network during the fault was enhanced by increasing the reactive power current of the wind turbine grid side converter. A practical fault ride through protection scheme for a wind farm connected through an HVDC link is to employ a chopper circuit on the HVDC link. Two alternatives to this approach are also discussed. The first involves de-loading the wind farm on detection of the fault, which requires communication of the fault condition to each wind turbine of the wind farm. The second scheme avoids this complex communication requirement by transferring the fault condition via control of the HVDC link to the offshore converter. The fault performances of the three schemes are simulated and the results were used to assess their respective capabilities.     

短路故障清除时刻直驱风电机组机端暂态过电压研究

大规模风电汇集地区的配套火电机组少,属于交流弱电网,故障后暂态过电压问题严重。2011年至今,中国西北、东北、华北等多个区域电网已经发生了数十起风电暂态过电压脱网事件,且事故中,故障恢复过电压引发脱网的风力机占比很高,其过电压程度直接影响风电场的开机容量。针对该问题,该文基于典型低电压穿越策略建立永磁直驱风电机组（PMSG）并网模型,研究弱电网条件下送出线路短路故障清除时刻PMSG机端暂态过电压的影响因素。结果表明,PMSG暂态过电压与风电机组容量、电压跌落程度及锁相环动态特性等因素有关,根据某实际直驱风场搭建仿真系统模型验证了该结论。     

弱电网下双馈风机多机系统直流电压控制时间尺度的建模与稳定性分析

研究了弱电网下双馈多机系统直流电压控制时间尺度的建模和稳定性。首先,建立了双馈多机系统直流电压控制时间尺度的小信号模型,包括直流电压控制、有功功率控制、端电压控制和锁相环,可以充分刻画风机直流电压控制时间尺度的动态特性。然后,通过特征根和主导振荡模态参与因子分析,研究影响双馈多机系统稳定性的主导风机和主导控制环路,其贡献点在于揭示不同控制带宽下影响双馈多机系统稳定性的关键因素。研究发现在双馈风机的各控制环路中,锁相环对风机稳定性的占主导地位,而直流电压环对风机稳定性的影响最小。最后,建立双馈多机系统时域仿真模型,验证了建模和稳定性分析结果的有效性。     

基于改进网侧控制策略的半直驱风电系统FFRT研究

  目的  为改进半直驱风电系统的故障电压穿越（Flexible Fault Ride Through, FFRT）能力,提出采用电网故障时无功优先的改进网侧控制策略。  方法  在分析传统网侧控制策略的基础上,根据最新的故障电压穿越能力测试规程在传统网侧控制加入无功优先控制,在电网暂态故障期间优先向电网注入无功电流支撑电网电压恢复。根据改进网侧控制策略,对电网深度跌落和升高时采用卸荷电路结合改进网侧控制策略实现了风电机组的FFRT仿真运行,结合某项目6 MW半直驱风电机组,采用移动故障电压穿越测试设备进行故障电压现场测试。  结果  测试和仿真结果表明,改进网侧控制策略可提升半直驱风电系统的FFRT运行,无功电流稳定控制。  结论  改进网侧控制策略可在多种对称低电压/高电压故障工况和不对称高电压故障工况下优先向电网注入对应的稳定无功电流,有利于辅助电网电压恢复和提升半直驱风电系统的FFRT能力。     

Co‐ordinated voltage control of DFIG wind turbines in uninterrupted operation during grid faults

Emphasis in this article is on the design of a co‐ordinated voltage control strategy for doubly fed induction generator (DFIG) wind turbines that enhances their capability to provide grid support during grid faults. In contrast to its very good performance in normal operation, the DFIG wind turbine concept is quite sensitive to grid faults and requires special power converter protection. The fault ride‐through and grid support capabilities of the DFIG address therefore primarily the design of DFIG wind turbine control with special focus on power converter protection and voltage control issues. A voltage control strategy is designed and implemented in this article, based on the idea that both converters of the DFIG (i.e. rotor‐side converter and grid‐side converter) participate in the grid voltage control in a co‐ordinated manner. By default the grid voltage is controlled by the rotor‐side converter as long as it is not blocked by the protection system, otherwise the grid‐side converter takes over the voltage control. Moreover, the article presents a DFIG wind farm model equipped with a grid fault protection system and the described co‐ordinated voltage control. The whole DFIG wind farm model is implemented in the power system simulation toolbox PowerFactory DIgSILENT. The DFIG wind farm ride‐through capability and contribution to voltage control in the power system are assessed and discussed by means of simulations with the use of a transmission power system generic model developed and delivered by the Danish Transmission System Operator Energinet.dk. The simulation results show how a DFIG wind farm equipped with voltage control can help a nearby active stall wind farm to ride through a grid fault, without implementation of any additional ride‐through control strategy in the active stall wind farm. Copyright © 2006 John Wiley &Sons, Ltd.     

集散式光伏逆变系统低电压穿越控制策略

针对集散式光伏逆变系统低电压穿越时稳定性差的问题,提出了一种低电压穿越控制策略。该策略以智能控制器和逆变器相互耦合的直流母线电压为参考量,对智能控制器和逆变器进行协调控制,实现低电压穿越时的功率平衡。并通过负序电流指令补偿,抑制电网电压不平衡时直流母线电压2次纹波。1 MW集散式光伏逆变系统LVRT试验结果表明,该方法具有良好的动态响应和稳态性能,低电压穿越时,直流母线电压控制稳定;低电压穿越恢复时,有功功率恢复平稳快速。研究成果有重要的工程应用价值。     

电网畸变条件下有源电力滤波器同步锁相研究

电网畸变条件下,如频率脉动、电压谐波过大和存在直流分量时,会导致有源电力滤波器的锁相精度下降,为此提出了一种由滑动平均滤波器(MAF)和同步锁相环(SRF-PLL)组成的有源电力滤波器同步锁相方法,该方法在同步旋转坐标系中利用滑动平均滤波器(MAF)从畸变电网信号中提取精确的基波正序分量,保证了SRF-PLL无静差、高精度的跟踪电网的相位,从而使有源电力滤波器在电网畸变条件下具有很好的适应性,仿真和试验结果验证了该锁相方法的有效性和优越性。     

软硬锁相环在分布式风电并网控制中的联合应用

首先,在行业规范剖析基础上,提出软硬件结合的并网控制设计方案;其次,在锁相环设计环节,分别从硬件锁相环与软件锁相环角度进行仿真及编程设计,对照技术指标分析,选定双二阶广义积分锁相环作为小型双馈风力发电并网控制中的电网电压信号采集的技术,并且利用DSP2812开发相应的程序算法,得到基波信号用于实际双馈发电系统的定子电压...     

基于二阶广义积分的风电系统电压跌落检测法

随着风力发电装机容量的不断增大,风电在电网中所占比重也越来越高,这就要求并网风电系统应具有低电压穿透能力。在电网电压发生跌落的情况下,为了使风电系统保持并网状态,对电网进行支撑并穿越故障,文章提出一种准确的、快速的电网故障电压检测方法——正序电压检测方法。该方法能在电网电压发生故障下做出快速的、精准的频率自适应响应。该电压检测系统包括正交信号发生器(QSG)、正序分量计算(PSC)和锁相环(PLL)3部分,系统中应用了二阶广义积分正交信号发生器。系统的输入为电网电压,输出为实时的相位角、正序电压分量和故障信号。通过对系统研究和仿真,表明该系统在电网发生故障时可有效地检测到故障信号。     

基于BOOST变换器的小型风力机并网逆变控制系统设计

概述了基于BOOST变换器的小型风力机并网逆变控制系统设计方案。系统由一个H桥并网逆变器和一个BOOST升压斩波电路组成。对并网逆变器采用电流内环和电压外环双环控制,以取得网侧电流的快速跟随性和直流侧电压的抗扰性;对BOOST斩波电路进行功率控制,实现风力发电机的最大功率跟踪。系统采用了根轨迹图解法进行控制器参数设计,并取得了较好的动态控制性能。最后,以1.5kW并网逆变器的试验结果验证了设计的正确性。