用于弱电网互联的柔性直流输电系统双端构网型控制

针对常规跟网型控制下柔性直流输电系统不具备电网频率支撑能力、弱电网运行能力差的问题,提出了一种柔性直流输电系统的双端构网型控制策略。利用直流电容的动力学特性,将柔性直流输电系统模拟为同步电动机-连轴-同步发电机运行,使其具备良好的弱电网运行能力与电网主动支撑能力。在此基础上,设计了柔性直流输电系统的电网故障穿越策略。在PSCAD/EMTDC软件中进行仿真验证,结果表明所提柔性直流输电系统的双端构网型控制策略具备弱电网适应能力、快速潮流调节能力、电网频率主动支撑能力以及电网故障穿越能力。     

电网电压跌落时风机变流器功率平衡控制策略

风机变流器是风电机组实现低电压穿越的关键部件,其控制性能的提升有利于提高风电机组的低电压穿越能力。基于变流器功率平衡控制思想,提出了网侧变流器改进型负载前馈控制策略,提升了网侧变流器的稳压与能量转移能力,缓和了电网故障期间的系统能量失衡,改善了风机变流器及风电机组的低电压穿越能力。控制系统的小信号模型分析结果表明,上述控制策略的稳压与能量转移能力优于传统控制策略。永磁同步风力发电机组系统仿真进一步证明了上述理论分析的正确性。     

电网友好型家庭用电管理系统优化与控制的研究

电网友好型智能家庭用电不仅要考虑居民需求,而且要满足电网的可靠稳定运行,把电网侧与用户侧紧密地联系在一起,营造一个协调的用电环境。通过分析构建一种用于优化家庭电器的智能用电管理系统,阐述了此系统的各部分组成以及对电网所起到的积极作用。以电网和储能电池为供电电源,以尽可能减少电费支出和对电网削峰填谷起到积极作用为目的,基于峰谷分时电价和用户用电特性建立实时的优化控制模型,并以上海居民为例进行计算分析,得到了比较满意的结果。     

换流器型电网的理念与探索

新型电力系统的发展将带来电网形态本质性的变化。电源通过换流器接入电网使电力电子设备的比例不断升高。当换流器型电源取代同步机型电源实现电网频率/电压构建时,则形成了换流器型电网(converter-based grid,CBG)。旨在对该电网形态的理念、构成、运行等基本问题进行探讨,首先论述了构成CBG的源、荷、储的基本特征与控制方式,探讨了电网可采用的拓扑方式;分析了换流器的频率/电压形成机制及多换流器协调控制方法;基于CBG的暂态行为,讨论了换流器故障特征及其保护策略,分析了换流器面临的稳定性问题的基本特征;结合工程实例,通过分析典型电网场景的运行特征,探讨了CBG的可行性;最后指出了新型电网形态尚待解决的关键技术问题,并对未来电网发展前景做出展望。     

“电网友好型”风电场的建设改造经验探析

介绍了大唐（赤峰）新能源有限公司东山风电场＂电网友好型＂风电场项目建设过程,重点介绍了风电场有功功率控制系统、功率预测系统、信息上传系统、风机低电压过渡能力改造等项目建设的要求、现状,对技术改造中待解决的问题进行了探讨。项目建成后,不仅实现了风电并网负荷可预测、可控制,而且提高了电网运行的安全性和电网对风电的接纳能力,并对新建风电场在满足涉网技术要求方面提出了相关建议。     

电网故障下直驱风电系统网侧变流器电网同步化研究

提出了一种不平衡和畸变电压运行条件下风电系统网侧变流器的新型电网同步化技术,即双二阶通用积分器一锁频环（DSOGI—FLL）。包括正交信号发生器、正负序分量计算器和锁频环三个基本函数模块。通过对DSOGI-FLL进行了详细的研究,对仿真和试验结果进行了验证,结果表明DSOGI—FLL是一个合适的电网同步化方法。     

电网故障下直驱风电系统网侧变流器控制

在直驱风力发电系统控制中,网侧变流器采用电网电压定向矢量控制策略,因此快速而准确地检测电网基波电压的大小和相位在网侧变流器同步化设计中是很关键的。介绍基于对称分量法的同步坐标系锁相方法和双同步坐标系解耦锁相方法;研究在不平衡电网电压下变流器中使用的2种不同电流控制器的性能,这2种控制器是基于正参考坐标系和负序分量前馈控制(VCCF)的电流控制器和基于正负序参考坐标系(DVCC)的双电流控制器。仿真和实验结果表明:在电网电压出现不平衡时,精确地检测电网电压基波的正、负序分量并且使用正负序旋转坐标系下双电流控制策略,在网侧变流器控制中起到了一个很关键的作用。     

光储系统电网侧故障下VSC变流器的跟网-构网型控制方法

在高渗透率的新能源并网系统中,由于光伏发电系统以及负荷的随机波动性,传统的跟网型控制在电网电压下降时往往难以提供足够的动态无功支撑,从而对系统的安全性和稳定性产生严重影响。为此,针对光储系统短路故障下电压源型变流器(voltage source converter, VSC)跟网、构网及故障期间的电压支撑控制方法进行研究。首先,建立VSC跟网、构网型控制策略的数学模型,分析基于跟网、构网型控制策略的并网控制方法;其次,研究采用2种不同控制策略对公共连接点(point-of-common coupling, PCC)电压的影响,提出基于跟网-构网型控制策略的系统控制方案,分析不同控制策略对PCC电压支撑作用的差异;再次,搭建计及光储接入的系统电磁暂态仿真模型,评估光伏逆变器和储能变流器采用3种不同控制方案对系统动态特性的影响;最后,对3种不同控制方案下,系统发生故障后PCC电压支撑程度进行分析,验证了所提出的基于储能变流器构网型及光伏逆变器跟网型一体化控制方法在故障期间具有更好的电压支撑能力。     

福州电网黑启动控制策略及应用研究

根据福州电网的结构特点,在确定福州电网黑启动电源的基础上,将福州电网黑启动过程分为5步实施,并对黑启动控制策略进行研究.仿真计算结果验证了方案的可行性.     

基于功率指令切换的双级式构网型光伏故障穿越控制策略

在新型电力系统构建中,构网型光伏将发挥巨大作用。但受限于电力电子器件过流能力,目前针对构网型光伏的故障穿越控制策略还需进一步完善。综合考虑逆变器稳态和暂态过流抑制,提出了一种基于功率指令切换和虚拟阻抗的双级式构网型光伏发电故障穿越控制策略,该策略计及光伏直流侧动态响应,能够实现满足电流限幅约束的前提下向并网电压提供无功支撑,同时保持故障期间构网型光伏对系统惯性的支撑特性,提升大扰动下光伏换流器暂态功角稳定性。仿真结果表明,在电网发生严重电压跌落的情况下,所提控制策略可在保持逆变器直流侧电压稳定的同时实现故障穿越功能。     

风力发电机组故障穿越问题综述

介绍了当今世界主流风电市场的风电并网规程,进一步研究后重点综述了风电机组故障穿越诸多问题,如低电压穿越、高电压穿越、频率穿越。还分析了三种主流风电机组故障穿越能力和电力系统之间的相互影响,汇总了三种主流风电机组低电压穿越能力的工程实现方案。最后结合多年的实际工程经验,以各国电网风电接入规程和各种风电机组故障穿越特性为线索,探讨了需要重点注意的故障穿越技术问题,并总结出了决定风电机组低电压穿越特性的12项技术要素。     

基于阻抗分压法的风电机组低电压穿越能力试验研究

介绍了电网对风电机组的低电压穿越能力的要求及其阻抗选取,根据阻抗分压原理推导出了阻抗配置原则,通过对风电机组低压穿越能力的现场试验,证明了阻抗配置原则的正确性和准确性,同时对今后阻抗分压法的风电机组低电压穿越能力检测试验提供了参考.     

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。     

直流串并联海上风电机组控制策略

以VSC-HVDC技术为基础,提出了海上风电场直流并串联拓扑结构。此结构可以采用简化结构的永磁直驱风机,具有直流升压的优势,减少了变压站和换流站所需的海上平台建设,也减少了变压和换流过程中的损耗,降低了系统复杂度,减少了建设成本,有利于系统维护。同时此结构在一定程度上解决了风机串联结构和并串联结构中故障所造成的系统波动和支路环流的问题。提出了针对直流串并联结构的协调控制策略。最后通过软件仿真验证该结构的稳定性和控制策略的有效性。     

电网电压跌落下双馈风力发电系统强励控制

为增强电网故障下双馈风力发电系统(DFIG)的低电压穿越(LVRT)运行能力,提出一种DFIG转子侧变换器(RSC)强励控制策略。在基于定子磁链定向的矢量控制策略中增加多频比例谐振控制器(MFPR),当电网故障造成发电机定子电压跌落时,多频比例谐振控制器能够对转子侧变换器(RSC)的输出励磁电压进行补偿,抑制转子故障电流,实现DFIG的低电压穿越运行。分析了转子电压等级与DFIG的低电压穿越运行区间的关系,为DFIG转子侧变换器的电压等级设计标准提供了参考依据。控制系统结构简单,保证了系统的响应速度,可同时对电网对称跌落和不对称跌落产生的故障电流进行抑制。通过对1.5 MW双馈风力发电机组进行仿真研究,验证了理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。     

基于SDW-LSI算法的风力机故障估计与容错控制

为了解决风力机桨距执行器故障导致的桨距角动态响应变慢和输出功率波动的问题,基于辨识理论和解析理论,提出了故障估计和容错控制方法。采用欧拉变换将二阶传递函数转化为辨识方程。利用滑动数据窗最小二乘迭代辨识算法估计桨距系统中的自然频率和阻尼系数。根据解析理论推导补偿函数,将所估计的参数反馈到补偿函数中,调整故障前后系统的关系,从而解决桨距角变慢和输出功率波动的问题。最后,选取桨距执行器液压油空气含量过高故障验证算法的可行性。     

风力发电控制问题综述

论述风力发电机组在提高机组容量、改进功率调节方式、变速恒频运行、发电机和电力电子技术等方面的进展。由于风能的能量密度低，具有不稳定性和随机性，控制技术是大型风力发电机组安全高效运行的关键。分析大型风力发电机组的动态特性，如强非线性、运行工况的频繁随机切换、定桨距风轮空气动力学的不稳定性、有效风速的不可测性和干扰因素多等特点。机组控制系统的基本目标分为4个层次：保证可靠运行、获取最大能量、提供优质电力、延长机组寿命。基于线性化模型的控制方法对于风电系统并不适用，论述对风力发电机组具有较好控制性能的智能控制。该方法是研究风力机控制问题的重要途径之一。     

并网型风电机组模拟控制策略

为研究并网型风电机组输出特性,便于在实验室内深入研究风电机组,提出风电机组新型模拟控制策略,实现电动机模拟风力机驱动风力发电机。研究了变桨控制器和转矩控制器在起动过程中对转速的耦合控制,并提出变增益PI控制算法实现对转速的优先控制。通过分析电网电压故障下永磁风力发电机运行情况,完善了模拟控制策略,并进行仿真验证。针对双馈风力发电机研制了由控制系统、执行机构和监控系统组成的试验平台,成功模拟了风电机组输出特性,实现双馈风力发电机并网发电。通过试验验证了风电机组模拟控制策略的正确性和可靠性,可满足风电机组试验的条件。     

基于MRAS的多相永磁直驱型风力发电系统无速度传感器控制策略研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行了研究。系统采用六相永磁同步发电机和多重化的 AC-DC-AC 变换器,以减少每个电机绕组中的电流和每个电力电子变换器中的电流。研究了一种基于模型参考自适应（Model Reference Adaptive System, MRAS）的六相永磁同步发电机无速度传感器控制策略。该策略将永磁同步发电机本身作为参考模型,将发电机的电流模型作为可调模型,设计了自适应律同时辨识永磁同步发电机的转速和转子位置。还研究了基于变步长爬山法的最大功率跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）控制策略,该策略具有动态功率跟踪速度快和稳态时速度平稳的优点。实验结果表明,上述控制策略在负载突变和转速突变时均能准确地检测到发电机的转速和转子位置;在风速变化时能准确地跟踪最大功率。     

基于MRAS的多相永磁直驱型风力发电系统无速度 传感器控制策略研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行了研究。系统采用六相永磁同步发电机和多重化的AC-DC-AC变换器,以减少每个电机绕组中的电流和每个电力电子变换器中的电流。研究了一种基于模型参考自适应(Model Reference Adaptive System,MRAS)的六相永磁同步发电机无速度传感器控制策略。该策略将永磁同步发电机本身作为参考模型,将发电机的电流模型作为可调模型,设计了自适应律同时辨识永磁同步发电机的转速和转子位置。还研究了基于变步长爬山法的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制策略,该策略具有动态功率跟踪速度快和稳态时速度平稳的优点。实验结果表明,上述控制策略在负载突变和转速突变时均能准确地检测到发电机的转速和转子位置;在风速变化时能准确地跟踪最大功率。