中小型风力发电系统单相并网逆变器控制策略研究

介绍了适用于中小型风力发电系统并网的单相逆变器主电路拓扑及其典型控制策略;针对传统PI控制器和新型PR控制器进行了详细的理论分析和比较。利用Matlab/Simulink搭建了风力发电系统单相并网逆变器仿真模型,分别对PI控制器和准PR控制器进行了仿真研究。仿真结果显示,新型准PR控制器具有更好的稳态特性、跟踪特性和更强的抗电网扰动能力。该控制策略对于中小型风力发电系统并网逆变器的实际应用具有重要意义。     

基于内模控制器的变速恒频风力发电并网控制方法

在分析定子磁链定向的双馈电机控制的基础上,将矢量控制技术和内模控制器结合起来应用于定子电压并网控制中,得到了一种新型的并网控制方法.该控制方法并不需要建立精确的感应电机模型,动态响应快,无超调,控制器结构简单,参数单一,工程上易于实现.利用Matlab进行的仿真结果表明,该方法具有优良的动态性能.     

分布式屋顶光伏接入下并网功率平衡控制方法

由于逆变器间电流的有效值相差较大,传统的分布式屋顶光伏接入下并网容易出现失衡问题。提出一种分布式屋顶光伏接入下并网功率平衡控制方法。根据分布式屋顶光伏接入并网原理,建立分布式屋顶光伏接入并网结构模型,确定光伏阵列和逆变器的数学模型;采用矢量图表达分布式屋顶光伏接入并网功率平衡变化,确定并网零序电压与逆变器三相输出电压之间的矢量关系;计算逆变器三相额定功率、三相功率误差及零序分量的幅值和相位,设计零序分量叠加的逆变器相间功率控制框图,使逆变器相间功率平衡。确定仿真参数,设置实验工况条件,仿真控制结果：在并网功率失衡不严重的工况1条件下,该文研究方法的电流有效值相差±0.01 A,小于其他2种对比方法;在并网功率失衡严重的工况2条件下,该文研究方法的电流有效值相差±0.02 A,远小于其他2种对比方法。说明该文方法的控制性能优于其他2种对比方法,具有较大的应用价值。     

双馈风力发电系统空载并网模糊PI控制

基于定子磁链定向矢量控制原理,分析双馈风力发电系统并网运行机理,提出了系统空载并网模糊PI控制策略.在此基础上,该文对双馈风力发电系统空载并网过程进行了研究,并与模糊控制及PI控制进行比较.研究结果表明,并网模糊PI控制策略的动态响应快,稳态精度高,对电网电压波动和电机参数变化具有较强的鲁棒性,且并网过渡过程短暂,并网前后运行平稳.模糊PI控制方式既具有模糊控制器动态响应快、鲁棒性强的特点,又兼有PI控制器稳态精度高的优点,是一种优良的并网控制策略.     

基于比例多谐振控制的直驱永磁风力发电系统谐波抑制研究

直驱永磁同步发电机受变流器开关频率限制及电网电压畸变的影响,并网电流常含有大量且难以消除的低频谐波。文章基于双PWM并网变流器建立永磁同步风力发电系统仿真模型;提出一种高性能比例多谐振电流环控制器以提高电流环的谐波抑制能力和改善跟踪控制性能,并对基于传统PI控制及比例多谐振控制的永磁风力发电系统进行了对比。仿真和实验结果验证了风力发电控制系统模型的正确性,以及比例多谐振控制器谐波抑制的优越性。     

风力发电机组并网控制与仿真分析

用仿真方法研究了基于双馈异步发电机的风力发电机组的并网过程,分析了不同因素对发电机并网过程的影响。针对使风力发电机并网时可能产生较大冲击的各种因素,充分利用双馈感应发电机转子励磁的特点,提出了抑制和消除冲击的措施,以实现风力发电机组的快速、平稳并网。     

交流励磁变速恒频双馈风力发电系统并网控制策略与试验

提出了一种双馈风力发电系统并网控制策略。给出了双馈电机在同步旋转坐标系里的数学模型,采用电网电压定向矢量控制,对双馈电机的数学模型进行了简化。结合交流励磁双馈电机风力发电系统并网的实际情况,提出了分段并网控制策略,给出了各个控制器的设计方法。在实验室所搭建的变速恒频双馈电机风力发电试验平台,作了相应的验证性试验。试验结果证明,所提出的方法可以使双馈电机实现平滑并网。     

交流励磁变速恒频风力发电系统并网控制技术研究

通过分析交流励磁变速恒频风力发电系统的运行原理,将定子磁链定向控制技术引入并网控制中来,提出了交流励磁发电机的双闭环并网控制策略。采用分开建模、分时仿真的思路,以Matlab／Simulink为工具,建立了完整系统的仿真模型,进行了发电机的并网调节、过渡过程和最大风能追踪控制的仿真研究。仿真结果验证了所提策略的正确性。     

交流励磁风力发电机实用并网控制研究

基于定子磁链定向的并网控制策略分析,提出了一种不依赖于发电机参数的实用并网控制方法,能使机端电压与电网电压快速匹配以满足并网条件,并以小型模拟试验机组为例进行了试验.结果表明,该方法能快速、准确地跟踪电网电压,使发电机电压满足并网条件,实现"软并网".     

风力发电系统大范围功率可调控制研究

为了从机械侧和电气侧深度管理负荷,分析了现有变速变桨风力发电系统(WTGS)的运行特性,提出在额定风速以下,通过桨距角控制和发电机控制联合调节进行限功率跟踪,给出了变速变桨等多自由度运行模式下的解耦协调控制策略;考虑限功率跟踪与最大功率跟踪的兼容性,建立了WTGS全工况下大范围功率可调的整体控制策略;采用PID增益调度技术,结合非线性测度指标减少工况点划分数量,基于T-S模糊逻辑定义增益调度算法,完成WTGS全工况控制系统的设计.针对2MW容量WTGS的一般非线性模型,在额定风速以下完成了功率跟踪仿真实验.结果表明:该大范围功率可调控制系统能够实现对功率调度值的良好跟踪,使WTGS具备了全面的负荷管理能力.     

中国风电发展与并网应用模式研究

从我国能源供需总体形势出发,结合分析国外风电发展状况,阐述了大力发展风能等可再生能源的必要性和意义,提出了我国在风电开发与利用中存在的主要问题。分析了风电大规模开发对电源和电网结构、运行方式、需求侧用电方式等产生的影响,基于风电和电网的规划建设要“同步进行”和“同步配套”,提出了“分级接入”和“分区消纳”的风电发展利用模式,全面提升电网对可再生能源的运输能力。     

风力发电液力机械调速装置系统动态特性研究

为实现2 MW风电机组的高效传动,通过实验方法测得导叶可调式双涡轮液力变矩器输出特性曲线,计算得到不同开度下涡轮力矩与涡轮转速的三次项系数关系式,推导风力发电液力调速系统行星轮系的数学模型,设计了模糊自整定PID控制器的控制系统,并对风电机组进行了动态仿真和实验对比研究。结果表明:数值计算功率数值均大于实验值,风速小于5 m/s时绝对误差较小,风速大于5 m/s时进入正常发电工况,最大误差为7%。     

分布式风电物联网平台设计与工程实践

从工业控制的角度,分析了物联网的特点。针对分布式风力发电,设计了风电物联网平台,并进行了实际的工程实践。在平台设计中,采用了网际组态软件的设计方式,以后台配置式方式进行工程实施,提高了实施效率;提供了统一数据服务接口,为其他应用软件服务商的使用提供了便捷的应用途径;采用了Silverlight技术进行平台开发,实现了跨平台的应用,并具备优秀的视觉效果;模块化和通用化设计,使平台的应用更注重解决以往的“应用孤岛”问题。经过现场工程实践应用,取得了预期的效果。     

西北电网风力发电功率补偿问题探讨

西北地区风电具有大规模、高集中、远距离的特点,其并网后对电网稳定运行有很大的危害,需要其它常规电源对其进行补偿调节。在介绍西北水电资源的基础上,分析比较了以水电为主和以当地火电为主2种情况下的西北风电功率补偿问题,建议将西北电网作为整体考虑,利用西北地区丰富的水能资源和补偿调节能力,优先考虑各种水电为风电调峰,火电作为补充的调峰方法。     

海上风力发电技术

风力发电是一种清洁的能源利用方式。随着风力发电技术的发展,海上风力发电已逐渐成为风电发展的新领域。因为海上风资源丰富,而且不会受土地使用的限制。目前,一些欧洲国家已成功建立了自己的海上风电场,证实了海上风力发电是可行的。中国具有很长的海岸线,邻近海域具有丰富的风资源,如能充分利用这些风能,将有助于解决我国的能源和环境问题。我国的海上风力发电技术刚刚起步,开发设计适合我国海域特点,并具有自主知识产权的海上风力发电设备,对我国的风力发电技术及能源战略具有重大意义。     

风力发电系统液力变速与传动应用技术研究

分析了液力变矩器用于风力发电系统实现变速恒频的工作原理;基于最大风能的捕获,综合考虑机械传动系统的结构参数,得到适应变化的风轮转速、保持恒定发电机转速的液力变矩器输出转速调节范围;根据传动系的转矩平衡关系,结合风力机的转矩一转速特性,确定泵轮输入功率,由此初定液力变矩器的特征几何参数;从能量平衡方程出发,估算了整个传动系统的效率.以上研究工作为液力传动在风力发电系统中的推广应用奠定了理论分析基础.     

用于分布式风电的LCL型STATCOM控制策略研究

为解决分布式风电接入电网带来的电压波动以及补偿装置谐波污染等电能质量问题,引入（inductance-capacitance-inductance,LCL）耦合型静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）。针对系统非线性时变的特殊性和装置补偿性能的提升,提出LCL型STATCOM基于过渡过程的并网点电压外环非线性PI与电流内环准-比例谐振（QPR）串级的双环控制。利用过渡过程降低信号起始误差,实现超调降低、响应速率加快;通过频率特性分析,设计了适合系统的QPR控制器参数。通过Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,对比分析双PI控制策略下装置的电压波动抑制和谐波治理效果。仿真结果表明,该控制策略对系统电压波动和电流畸变率具有更好的抑制效果,能有效提升系统运行稳定性和电能质量。     

考虑用户电能质量需求的分布式电源配置规划

合理选择分布式电源的接入位置和容量,可为配电网提供更多的供电形式、减少电网投资,因此提出了考虑用户电能质量需求的分布式电源的配置规划方法。引入用户满意度指标来衡量敏感用户的电能质量需求,充分发挥分布式电源接入对电压暂降的抑制作用;在此基础上,构建综合考虑分布式电源经济性及用户满意度的配置规划模型;为提高算法求解的精度和速度,采用改进的布谷鸟算法求解模型;最后,构建算例验证了规划模型的有效性。研究成果可用于指导分布式电源的配置规划。     

基于植物发电技术的分布式 发电系统容量规划

针对当前生物质能源的发展现状,提出一种新型生物质能源利用技术,基于植物发电技术建立一种新的分布式发电系统模型,并对此类型分布式电源并网进行电源容量规划。首先介绍了植物发电技术,并结合相关研究成果总结了该技术的发展现状。其次,对植物发电电源进行基础建模,并进一步提出基于此技术的分布式发电系统数学模型;之后利用改进遗传算法对含植物发电电源的分布式发电系统的电源容量进行优化计算。最后,通过一个IEEE33节点算例进行仿真优化,得出最优规划方案,并验证所提出系统规划的可行性和有效性