直驱永磁同步风电机组高电压穿越技术研究与试验

针对大容量直驱永磁同步风电机组的高电压穿越问题,研究了电网电压升高对全功率变流器母线电压的影响;在风电机组不同的无功输出情况下,分析了机组升压变压器阻抗对并网点电压影响规律。在此基础上,确定了电网高电压故障下无功电流注入的原则,提出了基于变流器动态无功控制的高电压穿越控制策略,并从"高电压判断-高穿执行-高穿结束"3个方面分析了主控系统协调配合机制。在MATLAB中建立了2.5 MW直驱永磁风电机组的仿真模型,实现了风电机组高电压穿越全过程动态仿真;利用电网高电压发生装置,在MW级直驱永磁同步风电机组上进行了高电压穿越现场试验研究,试验结果表明理论与仿真分析的准确性及控制策略的有效性。     

基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制方法

由于永磁同步电机在低速运行时,电机反电动势较小,因此采样通道的非线性导致的采样电压和电流中包含的直流偏置对电机反电动势观测的影响更为严重。针对这个问题,提出了一种基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制方法。首先,基于等效反馈的概念,设计了一种新的超螺旋滑模观测器,以提高低速时的无速度传感器控制精度;其次,详细分析了直流偏置对无速度传感器控制的影响,并且设计了一种基于二阶广义积分器的直流偏置抑制方法,从而进一步提高了无速度传感器控制精度;最后,通过6.6 kW永磁同步电机无速度传感器控制系统验证了所提控制策略的有效性。     

基于滑模观测器的并网逆变器无交流电压传感器模型预测控制

为了提高并网逆变器的运行可靠性,降低交流电压传感器故障的影响,研究并提出了一种基于滑模观测器和双低通滤波器的电网电压频率自适应观测方法,并设计了一种基于电网电压观测值的并网逆变器模型预测电流控制策略。所提电网电压观测方法克服了频率偏差对电网电压观测的影响,提高了电网电压观测精度。同时,由于低通滤波器的使用,电网电压背景谐波对电流控制的影响也得到一定程度的抑制。通过详细的对比实验结果验证了所提方法的有效性。     

含阻尼环节的电流源型风电虚拟同步发电机控制与分析

针对高比例风电电力系统频率/电压稳定性问题,介绍了虚拟同步控制的理论基础,对比分析了双馈风电机组与传统同步机数学模型。基于模型相似性推导了风电机组虚拟同步发电机的内电势、功角及功率传输方程,并揭示了其变化规律。研究了一种含阻尼环节的电流源型风电机组虚拟同步控制策略,并进行了虚拟同步控制外环和电流控制内环设计。在Matlab/Simulink中建立了双馈风电机组虚拟同步发电机仿真模型,实现了虚拟同步发电机惯量、阻尼、一次调频和无功调压特性的全过程模拟。仿真结果证实了理论分析的正确性与控制策略的有效性。     

基于PWM整流器大功率光伏阵列模拟电源的研究

鉴于传统双级式光伏阵列模拟电源结构复杂,功率小等问题,提出了基于PWM整流器的大功率光伏特性模拟电源.新型光伏阵列模拟电源以PWM整流器SVPWM双环控制为基础,对 id,ia,解耦控制,以电流环取代电压外环,以电流前馈补偿实现无静差控制.同时,给出光伏阵列模拟电源特性简单的测试电路,通过Matlab/Simulink仿真研究得到了P-V以及I-V特性曲线,实现了光伏特性曲线的模拟,满足工程应用的需要,进而证明了原理的可行性.     

光伏模拟电源中分段多项式拟合算法研究

在光伏模拟电源的研究中,如何确定光伏特性曲线是问题的关键,鉴于当前光伏电池指数模型计算量大,多项式模型可移植性差等缺点,提出了统一的分段多项式拟合算法。该算法根据设置的分段点,判断输入电压所处的分段,然后读取该段内插值点,最后调用拉格朗日插值公式建立函数。与其他模型相比,该模型可以通过设置分段数及插入点数控制拟合精度,能根据人为需要改变曲线走势。同时以四分段方式分析了分段取点对拟合精度的影响规律,总结了研究结果。     

UHVDC闭锁引发风电场暂态过电压分析及HVRT协调控制

针对特高压直流(UHVDC)闭锁引发送端风电场高电压穿越(HVRT)问题,建立了UHVDC输电送端风电系统数学模型,研究了UHVDC闭锁对送端风电场过电压的影响,分析了过电压对永磁直驱风电机组的影响及机组功率可控域。提出了基于机组可控域划分的风电机组和静止同步补偿器相协调的风电场HVRT控制策略,在机组可控域内,风电机组利用其动态无功补偿实现HVRT,当超出机组可控域时,风电场集中无功补偿装置与风电机组协调控制实现HVRT。最后,在PSCAD/EMTDC中建立系统仿真模型,验证了理论分析与控制策略的准确性与有效性,直流闭锁引发风电机组高电压脱网的风险得到降低。     

电压源型构网风电机组研究现状及展望EI北大核心CSCD

电压源型构网控制赋予风电机组建立和支撑电压的能力,有望助力碳中和目标和新型电力系统目标的实现。该文综述电压源型构网风电机组的研究现状:首先,介绍当前应用于风电机组的几种典型电压源型构网控制策略;进而,分别针对当前主流的风电机组类型,从变流器系统的协调控制角度,阐述电压源型构网控制的实现方案;在此基础上,从频率稳定、小干扰并网稳定和暂态稳定3个方面,对电压源型构网风电机组的稳定性相关研究进行讨论;最后,总结电压源型构网风电机组的应用现状,并对其研究前景与挑战进行展望。