基于可变频变压器的双馈风电系统低电压穿越控制

在电网电压发生跌落故障期间,基于Crowbar电路的双馈风力发电(DFIG)系统需吸收大量无功功率。为提高DFIG风电机组并网运行稳定性,提出增设可变频变压器(VFT)新方案。VFT由双馈电机、直流电机及驱动器构成。Crowbar电路动作后,通过控制低电压穿越(LVRT)期间的VFT转速来抑制系统转差率,减小系统无功功率吸收量,基于MATLAB/Simulink平台,进行了暂态仿真研究。结果表明,故障期间在Crowbar电路起动后,所提控制策略能避免系统从电网中吸收过量无功功率,避免发电机转差率越限,有助于电网电压的恢复,DFIG风电机组的LVRT性能提高。     

并网光伏逆变器无功控制策略*

并网光伏系统应具备无功功率独立控制能力。分析逆变器发出无功功率最大容量的约束条件,基于两相静止坐标系建立光伏并网系统有功功率、无功功率的控制策略框图。采用基于并网点电压幅值的Q（U）无功功率控制策略,光伏逆变器根据其并网点电压幅值独立调节无功功率输出,抑制并网点电压越限。最后,以Matlab/Simulink仿真和RT-LAB实验验证了理论分析的正确性。     

EV-BWPT无缝功率环移相控制策略研究

电动汽车双向无线电能传输系统以其便捷性、安全性和可靠性高等优势,在车网互联时代得到广泛应用。与传统的单向系统相比,双向系统需要在多个不同控制自由度中进行选取,从而影响系统传输效率。为降低系统无功功率,提高效率,提出一种双向无线电能传输系统无缝功率环移相控制策略。首先,对基于双边LCC补偿网络的双向无线电能传输系统进行了有功和无功功率传输特性分析,得出有功/无功功率与效率、内移相角及外移相角之间的关系;进而提出采用有功功率环路控制外移相角、无功下垂环路控制内移相角的无缝功率环移相控制策略,且该控制策略无需切换模式即可实现功率正反向流动;最后,通过Matlab/Simulink以及半实物实验平台,验证该控制方法的有效性。     

双边不对称工况下无网侧变换器型可变频率变压器的控制策略

针对可变频率变压器转子电压不可控的问题,提出一种无网侧变换器的可变频率变压器（NGSC-VFT）拓扑结构。基于该拓扑结构,建立双边对称和不对称工况下NGSC-VFT的完整数学模型,并深入研究NGSC-VFT的控制策略。定子侧串联补偿变换器以维持直流母线电压、独立控制无功功率和消除定子负序电压为目标,转子侧串联补偿变换器以消除转子负序电压为目标。仿真结果表明：采用所提NGSC-VFT拓扑结构,无需网侧变换器即可维持直流母线电压,有功功率动态跟踪效果更快,直流电容电压更低,无功功率可独立控制,双边不对称工况下转矩和功率的波动得到进一步抑制。新拓扑提高了VFT系统的不对称故障穿越能力。     

模糊控制在变速恒频风电无功功率优化中的应用

分析了变速恒频风力发电机组的特性及运行原理,提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,确定定子无功参考功率,以提高机组运行效率和优化机组运行为目的的控制策略。在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了运行效率。     

双馈风力发电机的运行控制特性的仿真研究

介绍了双馈风力发电机组运行的基本原理和采用定子磁链定向的矢量控制策略。基于Matlab/Simulink仿真软件,在额定风速以下受到阵风扰动时,对发电机组最大风能捕获进行了仿真研究,并验证了所采用控制策略的可行性,可以实现发电机有功功率P和无功功率Q的独立调节,对实际的控制策略提供理论指导意义。     

VFT交流异步互联技术的仿真

VFT运行特性主要有以下特点：VFT由变速调频代替变流调频,能够稳定实现同步和异步电网之间的互联;可双向平滑、全额定值传输有功功率,同时能够传输无功功率;具有通过驱动转矩来控制传输功率的功能,运行中无谐波产生,无与其他设备谐振问题。因此,VFT在用于电网异步互联时具有很好的特性。     

分布式电源并联运行控制新方法

在分析微网多逆变器并联功率分配机理基础上,分析了不同额定容量逆变器间有功功率和无功功率环流的变化规律,并具体分析了等效线路阻抗对功率分配的影响机理及传统下垂控制法的局限性,为此提出了一种改进的Q-En下垂控制方法和En电压恢复机制来改善无功功率的分配并分析了它们的控制原理。仿真和实验表明设计的改进下垂控制器可使得并联运行的逆变器能按额定容量精确分配负荷有功和无功,设计的控制器具备较强的鲁棒性能。     

LCC-MMC混合三端直流输电系统送端交流故障下的不间断运行协调控制策略

为实现基于电网换相换流器与模块化多电平换流器（LCC-MMC）的混合三端直流输电系统送端交流故障下的直流低电压穿越,提出兼顾传输容量与响应速度的自适应电压协调控制策略及有功功率分配策略。在维持故障期间功率续传的前提下,定量分析了模块化多电平换流器（MMC）的降压值以减少传输功率的绝对值损失量,并设计MMC根据本地直流电流偏差快速减投子模块总数的降压方式;考虑到半桥型MMC的调制比约束,设计正极MMC定量吸收无功功率与负极MMC动态调整交流电压参考值的换流站极间协同控制策略;同时,为抑制从站的过电流及避免送端严重交流故障时主站的潮流反转,提出各受端换流站有功功率自适应调整的控制方式。最后通过对输电系统送端交流电压跌落不同幅度时的故障穿越效果进行仿真分析,验证了所提控制策略的有效性。     

串并联架构区域电能路由器柔性运行与功率流控制策略

电能路由器是能源互联网的核心设备,是下一代智能电网的重要标志.受拓扑架构限制,传统区域电能路由器存在带载能力有限和无功功率无法柔性运行的缺点.为此,该文拟构建一种串并联架构新型区域电能路由器,通过增加一条并联能量流动通道,突破传统路由器100％能量传输和无功功率刚性运行的双重界限.对串并联架构路由器的功率流柔性运行机理进行分析,给出其在不同运行模式下功率流的计算方法,以揭示路由器系统的运行规律.为实现对能量的主动控制,提出一种双自由度功率流柔性控制策略,分别控制交流电网输入电流幅值和输出交流母线电压相位角的自由度,从而灵活配比交流电网与直流母线之间的有功功率以及串、并联变换器之间的无功功率.在不增加系统容量和交流输入配电网的情况下,可实现有功功率最大允许量为200％ 及无功功率最大允许量为120％ 的传输目标,为路由器实现大功率能量柔性传输提供了设计思路和解决方案.     

Operation Region of Doubly Fed Induction Generators Based on Rotor Slip under Maximum Power Point Tracking Control and Power Dispatch

Quantification to the operation region of wind turbine generators is critical for them to participate in active/reactive power dispatch and frequency/voltage control, functioning similarly to the synchronous generators. Although it is well known that operation region of doubly fed induction generators is decided by the current/capacity limits of the stator, rotor, and grid-side converter, it is found in this article that the operation region consists of a cluster of curves based on rotor slips and is thus related to wind speeds and control modes. The slip affects both reactive power capability and active power range. The solution to slip for maximum power point tracking control and power dispatch modes is proposed, including rotor speed limit and power flow constraints. Numerical results show that under the maximum power point tracking mode, higher wind speed yields lower rotor slip and a wider operation region. Under the power dispatch mode, pitch angle regulation yields the same operation region, while different power settings correspond to different VAR capabilities; rotor speed regulation yields different slips and operation regions. When keeping other conditions the same for power dispatch, the pitch angle regulation yields a larger operation region than rotor speed regulation.     

基于发电机运行优化的变速恒频风电控制策略

以变速恒频风力发电机组矢量控制系统d-q轴旋转坐标系为基础,分析了风力发电运行原理。提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,要求定子无功参考功率的确定以提高机组运行效率,优化机组运行为目的的控制策略,在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了其运行效率。     

开绕组无刷双馈风力发电机最大功率点跟踪直接转矩模糊控制研究

基于风力发电机最大功率点跟踪原理,结合无刷双馈电机无电刷和集电环的特殊结构及采用双定子磁场调制使得所需变流器容量更小的特点,提出了一种由双两电平变流器拓扑构造三电平馈电的开绕组策略,阐述了无刷双馈风力发电机最大功率点跟踪、开绕组策略及直接转矩控制、模糊控制等各部分工作原理,进而利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建了无刷双馈风力发电机控制绕组采用双两电平SVPWM变流器馈电实现最大功率点跟踪的开绕组直接转矩模糊控制模型,并进行了详细的性能仿真,最后,通过无刷双馈电机半实物仿真实验平台,证实了所提开绕组策略的正确性和可行性,为进一步研发半实物仿真实验平台及相关控制策略提供了良好的参考与借鉴。     

变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制

根据风力机的特性,探讨了追踪、捕获最大风能的办法。在分析双馈发电机数学模型和磁场定向矢量控制的基础上,提出了基于定子磁链定向控制的变速恒频风力发电机的有功、无功功率的解耦控制策略,详细的仿真验证了控制策略的正确性和可行性。     

不平衡电压条件下双馈感应发电机混合直接功率控制策略

提出了一种适用于不平衡电压条件下双馈感应发电机的混合直接功率控制(H-DPC)策略。首先,在静止坐标系下构建定子有功功率和无功功率的调制电压,可在无锁相环的条件下实现功率无差跟踪控制。然后,将拓展有功功率和无功功率引入控制系统,并结合常规有功功率和无功功率,构造混合功率反馈量,在不平衡电压条件下实现恒定的有功功率和无功功率以及三相平衡的定子电流运行控制目标。该方法无需对电压、电流进行相序分离与提取,简化了控制系统的实施。最后,硬件在环实验结果验证了所提H-DPC策略的有效性。     

双馈电机风电场无功功率分析及控制策略

提出一种双馈电机风力发电系统无功极限的计算方法，该方法以双馈电机风电系统的功率关系为基础，考虑了网侧变换器在其功率允许范围内的无功发生能力，系统动态无功极限为定子与网侧变换器的无功极限之和。对双馈电机风电场在强电网无功调节中的应用进行了探讨，提出双馈电机风电场对当地用户进行就近无功补偿的策略，并给出相应的无功分配策略，包括风电场各风机之间以及单台风电机组定子和网侧变换器之间的无功分配原则。双馈电机风电场在实现变速恒频优化运行的同时，充分发挥了风电机组和整个风电场的无功处理能力，使其参与所连电网的无功调节。     

双馈感应风力发电系统低电压穿越控制策略研究及其分析

基于双馈感应发电机(DFIG)风力发电系统模型,通过分析电网电压跌落情况下的各种运行状况,提出在电网严重故障期间,采用Active Crowbar电路和直流侧卸荷电路保护变流器和避免直流侧电压过压。在电网故障恢复期间,Crowbar电路的再次投入使得系统无功需求增大。并在网侧变流器的功率容量范围内,提出一种网侧变流器无功功率的控制策略来实现对电网无功支持,以助于电网故障恢复以及加快机端电压恢复。基于PSCAD/EMTDC平台建立了仿真系统模型并验证了该控制策略的有效性。该控制策略满足了风电机组并网的低电压穿越,有效提高了DFIG风电机组运行的可靠性。     

变速恒频双馈风力发电运行综合控制策略

根据交流励磁变速恒频风力发电的运行特点,将矢量控制的电网电压定向技术应用在双馈电机的并网发电上,提出了一种基于电网电压定向的变速恒频双馈风力发电运行综合控制策略,实现了与定子磁链定向矢量控制相同的功能,且省去了定子磁链观测器,简化了算法。建立了变速恒频风力发电柔性并网、稳态运行和电网波动情况下不脱网运行的控制模型,实现了宽范围变速条件下无冲击电流并网、输出功率的解耦控制和最大功率点跟踪。在变速恒频并网发电系统中,发电机与电网之间是一种柔性连接关系,仿真和实验结果证明了控制策略的正确性与有效性。     

交流励磁变速恒频双馈型异步发电机的稳态功率关系

在交流励磁变速恒频发电应用中,双馈型异步发电机(DFIG)的控制对象是定子有功、无功功率,控制变量是转子电压、电流.采用DFIG等效电路,推导基于DFIG控制对象的转子电压、电流计算方法,将转子电压、电流分解为励磁分量、有功分量及无功分量,揭示了DFIG控制对象与控制变量之间的内在联系;研究定、转子的有功、无功功率关系,重点对不同运行条件下DFIG无功功率特性进行探讨,分析DFIG转子无功功率和定子无功功率以及转差之间的关系.