基于变功率因数的分散式风电场优化运行策略

提出一种考虑负荷类型和风电机组无功极限的分散式风电场优化运行策略。建立基于静态电压特性的典型负荷通用模型;挖掘分散式风电机组无功能力,采用机端并联电容器平衡并提高双馈感应发电机无功调节能力;分析风电机组功率因数对配电网各节点电压、有功和无功网损影响规律;在此基础上,提出基于改进萤火虫算法的分散式风电场最优功率因数运行方法。基于IEEE-33节点模型进行仿真计算,结果表明:分散式风电场小范围功率因数优化调节可有效减小配电网网损,提高电压稳定性。     

双馈风电机组的高电压穿越控制策略

分析了广义电网电压骤升(含对称、不对称骤升)故障下双馈风电机组电磁暂态过渡过程,评估了影响机组高电压穿越运行的关键因素,并梳理了电压骤升、骤降故障诱发双馈机组脱网机理的异同。提出了一种基于瞬态灭磁控制和无功电流支持的双馈机组高电压穿越控制方案。仿真和实验结果表明,所述方案能够显著加快故障电网条件下双馈感应电机定子磁链中直流、负序分量的衰减,进而快速抑制机组电磁转矩和母线电压的波动;同时能够满足并网规范对机组无功电流输出的要求,实现机组的故障穿越运行。     

双馈异步风电机组机侧转速控制器的设计与仿真研究

双馈异步风力发电机组(DFIG)机侧(即转子侧)变流器作为其电控系统的核心控制部件,主要负责双馈感应电机的转速控制和发电机无功调节任务,但由于其具有非线性、强耦合等复杂特性,导致变流器的控制器设计十分困难。针对上述情况,提供一种DFIG转子侧变流器控制策略设计方法和控制参数优化方法,可通过调节转子侧电流大小实现双馈感应电机转速、无功的无静差调节;并以1.5 MW DFIG实际参数为模型,利用Simulink仿真软件对该控制策略进行仿真验证。研究结果表明：利用PI控制器可实现DFIG转速-转矩控制,发电机转子侧电流理论上可实现无静差跟踪。     

基于最小网损的风电场无功优化分配策略

针对含双馈式风电机组的风电场接入系统维持接入点电压稳定性问题,通过分析通辽某风电场的实测数据,分析其无功补偿特点,提出了基于有功最小的无功优化分配策略;构建了以风力发电机、箱式变压器和集电线路有功损耗最小的无功优化分配目标函数,利用等微增率法对其求解;在考虑风电场有功损耗的前提下,充分利用双馈式风电机组无功调节能力,制定了该风电场无功分配方案。仿真结果表明该策略的可行性,对风电系统的经济运行具有一定的参考价值。     

改进的双馈风电机组故障穿越控制策略研究

基于传统矢量控制技术,该文提出一种改进的矢量控制技术来抑制双馈感应电机故障期间的转子过电流,以提高双馈风电机组故障穿越能力。从分析传统矢量控制技术入手,提出一种改进的矢量控制技术,其主要特点是反映定子电压瞬态对转子电流的影响,但并未增加控制的复杂程度。从理论的角度对所提方案能提高双馈风电机组故障穿越能力的机理进行深入分析。最后,对基于PSCAD/EMTDC软件环境下搭建的2 MW双馈风电机组模型进行仿真研究。仿真结果表明所提方案能有效抑制双馈感应电机故障期间的转子过电流,从而提高双馈风电机组的故障穿越能力。     

基于改进粒子群算法含双馈风电机组 配网无功优化研究

针对风电机组并网后对配电网无功补偿产生的影响,从双馈风电机组自身的有功、无功输出特性出发,基于场景概率的方法计算风力机组出力情况,以网损最小为目标函数寻求优化求解方法。利用改进粒子群算法来实现系统接入双馈风电机组后的无功优化,在Matlab 2013b软件中构造IEEE33节点模型并利用该算法求解。结果表明,双馈风电机组在参与系统无功优化时具有良好的性能,验证了该改进算法的有效性     

基于多场景含双馈风机的配电网无功优化

针对含双馈风机的配电网无功优化问题,采用拉丁超立方采样和场景削减技术,得到多场景下的风速及场景概率。根据风速获得风机有功功率,并结合转子侧最大电流限制条件确定无功出力范围,将双馈风机的连续可调节无功出力作为控制变量,建立以有功网损和电压偏移最小为目标的无功优化模型,采用自适应栅格多目标粒子群优化算法进行求解,获取Pareto解集,并用熵权法确定最终的无功优化方案。应用IEEE 33节点配电网进行测试,验证所提方法的有效性和可行性。     

考虑调压裕度的风电场无功电压控制策略北大核心CSCD

针对风电场并网带来的电压稳定问题,文章提出了考虑调压裕度的无功电压控制策略。采用分层控制技术,首先通过无功整定层计算风电场无功输出参考值;其次在无功分配层考虑无功补偿装置与风电机组自身的调压裕度,选择相应的无功补偿方法,优先选用风电场配置的无功补偿装置进行无功调节。若补偿装置无法满足电压稳定要求,则根据各风电机组的运行状态,将无功补偿值按照无功容量比例算法进行分配,风电机组的网侧变流器采用自适应下垂控制以实现最大无功容量补偿。若无功缺额依然存在,需要对风电机组进行减载控制以实现对电网电压的无功支撑;最后,通过PSCAD/EMTDC仿真平台对所提策略的有效性进行了验证。     

双馈风电机组PWM变换器的控制策略及其参数优化

为提高双馈风电机组PWM变换器的控制效果、提高机组电能质量,基于双馈风电机组PWM变换器数学模型并结合矢量控制理论,提出利用非线性单纯形算法优化双馈风电机组PWM变换器PI控制器参数,并在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中对优化前后系统的动态性能进行了比较。结果表明,利用该优化方法能够改善控制系统的各项动态性能,提高了控制精度,且具有良好的鲁棒性。     

考虑双馈电机极限场景出力下无功调节能力的电压分区

考虑到风电场运行在极限场景时双馈感应机组无功调节能力不足可能会导致分区内无功不平衡,提出了考虑双馈电机极限场景出力下无功调节能力的电压分区模型,即以考虑风电功率概率特征的电气距离期望矩阵为依据,以模块度为优化目标,在约束条件中加入满足双馈电机极限场景出力下分区内无功平衡能力约束,消除风电波动性对分区影响的同时求取最优的分区结果。此外,在采用静态无功储备裕度、电源控制力、区域耦合度指标的同时,新提出极限场景无功储备指标,从考虑风机常规出力和极限场景出力两个角度评价了分区结果。最后采用改进粒子群算法对所建模型求解,克服了分区数及聚类中心人为指定具有主观性的问题,并通过对IEEE33节点系统仿真,验证了方案的有效性。     

微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略

针对在微电网孤岛模式下并联运行的分布式电源采用传统下垂控制策略时存在无功功率受并网线路阻抗影响较大、电压偏离额定值等问题,提出了微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:初级控制层针对分布式电源无功功率受并网线路阻抗影响较大问题,提出变系数法下垂控制策略,根据下垂特性和线路特性约束方程调整下垂系数,实现无功功率精确分配;二级控制层应用多智能体一致性算法维持微电网电压稳定。仿真模型使用PSCAD/EMTDC搭建,结果表明,分层优化策略使无功功率合理分配的同时提高了微电网电压水平。     

考虑分布式电源出力随机性的配电网无功优化策略

随着大量出力随机波动型的分布式电源并入配电网中，使得基于并联电容器等静态无功补偿装置的无功调节方式不能满足新的配电网络结构下的无功优化要求。提出了一种利用SVG动态无功补偿以稳定其并网点电压的无功控制策略，并详细分析了SVG容量的选取方法。在此基础上，提出了一种含有出力随机型及其他不同类型分布式电源的配电网无功优化策略，并利用改进的粒子群算法，充分验证了所提出方法的可行性及改进粒子群算法的快速有效性。     

Crowbar优化控制策略下的双馈风机无功调节能力研究

在分析双馈风机(DFIG)无功调节原理的基础上,根据最新的低电压穿越要求,建立优化的Crowbar控制策略,进而提出在电网严重故障期间内,Crowbar投入时由网侧变流器充当STATCOM为电网提供无功,Crowbar退出时无功输出继续由转子侧变流器励磁调节控制,推导出DFIG网侧及定子输出无功功率极限的表达式,结合优化的Crowbar控制策略研究DFIG的无功调节能力,最后利用RTDS平台进行仿真验证。结果表明,DFIG的无功调节能力与理论分析一致,在电网故障期间,应用此控制策略的DFIG可连续提供最大无功支持,且能帮助恢复电网电压。     

无功补偿与去磁电流协同控制的改进DFIG高电压穿越策略

为解决双馈感应发电机(DFIG)难以满足严重电网电压骤升故障时穿越测试要求问题,提出了基于无功补偿与去磁电流协同控制的改进DFIG高电压穿越控制策略。在网侧变换器无功补偿稳定直流母线电压的基础上,协同转子侧变换器去磁电流控制,确保有功功率平衡及RSC容量完全利用情况下向转子注入无功。对比传统方法,改进控制策略有严重骤升故障适应性强与转子侧变换器(RSC)容量利用率高的双重优势。最后在Matlab/Simulink搭建模型,仿真结果验证所提方案能更好地满足风电机组HVRT的测试要求,实现高电压穿越。     

考虑海缆影响的风电集群无功优化配置方法

针对海上风电集群的无功补偿配置问题,在充分考虑双馈式发电机(DFIG)的无功调节能力及机群拓扑结构对海上风电无功优化影响的基础上,计及高压海缆对地电容与匝间电容的影响,以降低海上风电集群有功功率损耗和使离散设备调节的成本支出最小为目标函数,将海上风电集群内各节点电压偏差作为罚函数,建立了适用于海上风电集群和高压海缆一体的无功优化模型,采用细胞膜优化算法分别计算DFIG额定功率和空载两种运行方式,得到无功补偿配置最优方案。算例分析表明,该算法有效可行。     

An input‐output linearization–based control strategy for wind energy conversion system to enhance stability

This paper proposes a novel control strategy for doubly fed induction generator (DFIG)‐based wind energy conversion system to investigate the potential of enhancing the stability of wind energy transmission system, a synchronous generator weakly integrated to a power system with a DFIG‐based wind farm. The proposed approach uses state feedback to exactly linearize the nonlinear wind energy transmission system from control actions (active power and reactive power control order of DFIG) to selected outputs (power angle and voltage behind transient resistance of synchronous generator) at first. Then, on account of the linearized subsystem, the stability enhancement controller is designed based on linear quadratic regulator algorithm to contribute adequate damping characteristics to oscillations of the synchronous generator system under various operation points. The proposed control strategy successfully deals with the nonlinear behaviors exist from the inputs to outputs and improve the robustness with respect to the variation of system operation points. Furthermore, not only the rotor angle stability but also the voltage stability is enhanced by using the proposed control strategy. The simulation results carried on the studied system verify the effectiveness of the proposed control strategy of wind energy conversion system for system stability enhancement and the robustness against various system operation points.     

Comparative study on the performance of control systems for doubly fed induction generator (DFIG) wind turbines operating with power regulation

As a result of the increasing wind power penetration on power systems, the wind farms are today required to participate actively in grid operation by an appropriate generation control. This paper presents a comparative study on the performance of three control strategies for DFIG wind turbines. The study focuses on the regulation of the active and reactive power to a set point ordered by the wind farm control system. Two of them (control systems 1 and 2) are based on existing strategies, whereas the third control system (control system 3) presents a novel control strategy, which is actually a variation of the control system 2. The control strategies are evaluated through simulations of DFIG wind turbines, under normal operating conditions, integrated in a wind farm with centralized control system controlling the wind farm generation at the connection point and computing the power reference for each wind turbine according to a proportional distribution of the available power. The three control systems present similar performance when they operate with power optimization and power limitation strategies. However, the control system 3 with down power regulation presents a better response with respect to the reactive power production, achieving a higher available reactive power as compared with the other two. This is a very important aspect to maintain an appropriate voltage control at the wind farm bus.     

基于相似搜索与多开端重组的配电网两时间尺度无功协调控制

规模化的分布式电源接入配电网后造成了电压高间歇性波动,影响了无功补偿设备的调节效果。提出基于相似搜索与多开端重组的多目标无功优化算法,考虑了非平滑补偿设备的日投切次数限制,加入变化的次数成本约束,调节尺度为1 h;DG和SVG的实时平滑调节设备,调节尺度为5 min,进行超短期预测反馈调节,优化目标为电压偏差、网损和调控成本综合最优。求解算法采用改进的多目标粒子群算法,运用相似搜索技术,调用适用性最高的历史无功方案作为方案粒子加快算法的初期收敛速度;引用Pareto熵协调多目标间的适应度,同时依托Pareto解集存优能力,在算法收敛后期设计了多开端重组方法,进一步提高优化效果。经实际算例验证了该方法的有效性。     

A novel line drop secondary voltage control algorithm for variable speed wind turbines

This paper addresses the design and implementation of the line drop secondary voltage control (LDSVC) for the doubly fed induction generator‐wind turbine (DFIG‐WT) complemented with reactive power allocation algorithm to achieve more efficient voltage regulation, reactive power compensation and to enhance the transient stability margin of the electric power system. The LDSVC is used to generate the local voltage reference, providing an improvement for overall voltage profile. The paper presents the influence of the integration of variable speed wind turbines‐based doubly fed induction generator (DFIG) while employing LDSVC for increasing the transient stability margin. This paper proposes an improved voltage control scheme, based on a secondary voltage controller complemented with an automatic gain controller (AGC). The scheme is applied to a wind energy system incorporating DFIG‐based wind turbines. The controller structure is developed and the performance of the self‐tuning AGC scheme is developed and analysed. The proposed controller is tested in response to system contingencies for different short circuit ratios. The performance of the secondary voltage control without and with AGC is verified. The influence of the AGC in improving the transient response and damping of voltage oscillations is verified. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于风电机组无功裕度预测的风电场无功分层控制策略

针对风电电压波动的问题,文章基于风电机组无功裕度预测,提出了一种风电场无功分层控制策略。该策略首先以并网点电压偏差和线路有功损耗最小为目标,使用二次规划算法在线实时求解最优并网电压,进而求解风电场无功参考值;其次,采用EWT-LSSVM预测算法进行风电功率预测,并提出预测功率校正方法实时修正预测功率,精确求解风电机组的无功裕度预测值;最后,以风电机组的出口电压波动最小和预测无功裕度最大为无功分配依据,实现风电场的无功电压闭环控制。仿真结果表明,所提控制策略能够提高风电功率预测的精确性和时效性,降低了风电机组出口电压波动性,同时为风电场预留出充足的无功裕度。