大规模风电并网无功电压协调控制策略研究

本文开展了大容量、集团式风电场接入输电网的协调电压控制方法研究。针对双馈风电机组(DFIG)的无功电压控制方式,提出了考虑运行约束的风电机组及风电场无功调节能力计算方法,并提出了基于电压控制器和控制任务协调分配的风电场电压控制策略,使风电场相对电网整体表现为可控电压源;进一步,基于危险节点等值模型,选择控制节点和构建风电网系统协调电压控制模型,并通过在线求解简单的优化问题确定控制量;基于此提出了风电场并网的电压协调控制系统方案,使并网DFIG风电场参与电力系统电压控制。基于典型系统的仿真结果表明,该方案能充分利用系统中的电压支撑能力,提高系统的电压稳定性,能适应风电并网系统在线电压协调控制的要求。     

风电并网静态电压稳定性研究

根据单机无穷大系统模型介绍了电力系统静态电压稳定性的机理,分析了不同类型风电机组对电网静态电压稳定性的影响,分别推导得出基于异步机组的恒速风电机组以及基于双馈感应电机的变速风电机组的数学模型,根据宁夏电网2010年风电发展规划,在DIgSILENT/PowerFactory电力系统分析软件中建模并仿真得出各并网风电厂的P-V曲线以及各风电厂的稳定裕度,从而得出宁夏电网接入大规模风电后的静态电压稳定性结论.     

风速扰动情况下的风电并网电压稳定性研究

对风电场接入地区电网后的电压稳定性进行了仿真研究.对实际电网进行仿真计算,通过风速扰动及改变风电场接入系统的阻抗值,比较系统电压暂态稳定性的程度,并得出地区电网在风电接入后的电压稳定性结论.     

大规模双馈风电机组并网频率稳定控制策略

风电在电网中的渗透率逐年升高,尽管其在优化电源结构、节能减排方面有颇多贡献,但是由于自然风的波动性和不确定性,大规模风电并网势必会对电网频率稳定等方面产生影响.针对此问题,对装机量较高的双馈型风力发电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)控制系统进行研究,制定大规模双馈型风电机组...     

双馈风电机组并网暂态稳定性研究

构建了双馈风电机组的数学模型,着重分析了其在恒功率因数和恒电压控制两种运行方式下的无功电压控制原理,在Matlab/Simulink工具中搭建风电并网系统模型,仿真结果表明恒电压控制方式能使双馈风电机组充分发挥其无功调控潜能,故比恒功率因数运行方式更好地改善风电并网系统的暂态稳定性。     

基于安全电压的双馈风电机组高电压穿越判别方法

基于双馈风电机组的动态无功支持能力,在电网电压骤升时协调控制网侧变流器和发电机定子输出的无功功率,维持直流侧母线电压的安全稳定运行。根据DFIG直流侧电容的高电压穿越安全要求,定义了电网电压骤升时双馈风力发电机组接入电压的安全电压。然后基于安全电压给出了DFIG在电网电压骤升时能否实现高电压穿越的判断依据,并给出了其高电压穿越时的无功协调输出策略。仿真结果验证了所提的方法。     

电网故障下并网异步风电机组的暂态特性分析

研究了由笼型和双馈型异步风电机组组成的风电场并网后风电机组的暂态行为,并对比分析了在同一接入点接入不同比例容量的笼型异步发电机和双馈异步发电机时,外部三相短路故障对风力发电机组电压和转速的影响。提出了在双馈型风电机组中采用一种PI控制器,以提高风电场的稳定运行能力的方案。仿真结果表明,故障清除后,能有效地提高风电机组的稳定运行能力。该试验结果可为风电场的建设提供参考。     

双馈风电机组高电压穿越控制策略研究

风电机组的电网电压故障穿越能力是风机重要的并网性能评价指标。随着风机低电压穿越能力的深入研究,电网电压骤升成了威胁风机安全运行的因素。为了研究双馈风电机组在电网电压骤升下的特性及不脱网运行控制策略,分析了电网电压骤升时双馈感应发电机的电磁暂态过渡过程。结合现场运行风电机组的实际特性,提出一种易于工程实现的双馈风电机组高电压穿越控制策略。该控制策略不需更改原风机一次回路结构,只对双馈风机的发电机侧控制逻辑进行修改,即可实现双馈风电机组在电网电压骤升时不脱网运行,保障机组安全与电网稳定。最后通过仿真验证了控制策略的可行性。     

双馈风电机组并网次同步振荡研究

首先基于次同步振荡理论,研究了双馈风电机组在弱电网并网情况下的机组脱网问题。研究发现,输电线路的串补投入和变流器控制策略对低频振荡敏感的因素导致了次同步振荡的发生;然后提出一种在网侧变流器中加入带阻尼特性的特定滤波器策略,该策略能够有效抑制风电机组与电网之间的振荡;最后,仿真结果验证了该方法的有效性。     

面向直流输电的双馈风电机组并网拓扑及控制技术

提出了一种面向直流输电的双馈风电机组并网拓扑及其控制策略,该拓扑利用双馈风电机组内部直流母线接入直流电网,采用间接气隙磁链定向策略及气隙电势定向策略控制变流器,确保双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)生成幅值和相位稳定的三相正弦气隙电势,同时灵活调节DFIG向直流母线输送的有功功率。此外还分析了所提拓扑下DFIG全转速范围内的控制策略。最后,构建了DFIG直流并网输电实验系统,验证了所提拓扑及其控制策略的可行性。     

小型并网永磁直驱风电系统控制的研究

该文讨论了一种低成本的小型并网永磁直驱风力发电系统。该系统由永磁同步发电机(PMSG)、二极管整流电路、Boost斩波电路和三相电压型PWM逆变器组成。通过控制Boost斩波电路,实现风力发电系统的最大功率跟踪。利用电网电压定向控制技术控制三相电压型PWM逆变器,采用双闭环矢量控制结构,调节直流电压并控制流向电网的无功功率。最后,以15 kW的样机的实验结果验证了系统控制策略的可行性。     

网压跌落下风机并网变换器控制技术的研究

在电网电压跌落处于一定范围时,风力发电机组被要求保持与电网相连,通过注入无功电流以支撑电网电压恢复,依据并网变换器的电流承受能力,提出了带有电流限幅功能基于正负序参考坐标系的双矢量电流控制策略.采用对称分量法将由电网电压跌落所引起的并网点不平衡电压分解为正序、负序和零序3个平衡分量,并对并网点的功率、电网电压的相位角和注入的正、负序无功电流进行分析和推导.实验研究表明采用提出的控制方法,达到了对并网变换器过流保护的目的,并通过注入动态无功电流实现了对电网电压的支撑作用,保证了风力发电机组不脱网运行.     

风力发电并网控制系统的实验研究

风能是清洁的可再生能源,风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式.介绍了一种利用永磁同步发电机获得风能,并通过AC/DC/AC方式将电能输入电网的小容量风力发电并网模式.根据这种风力发电并网模式搭建的实验平台通过整流、直流斩波升压和逆变3部分将风力发电机输出的电能送入三相电网.该实验平台以永磁同步发电机的输出为模型,对并网电压、电流的谐波、相位、功率因数等参数进行实验分析.电能质量符合并网要求.     

大规模风电接入系统的静态电压稳定性研究

针对大容量风电场接入后引起的电网静态电压稳定问题,文章首先介绍了几种常用的风电场潮流计算方法,给出了考虑双馈风机无功-电压静态特性的潮流计算模型.基于连续潮流法,应用P-V曲线对接有风电场的IEEE 14节点测试系统进行了仿真研究.结果表明,随网内风电出力增加,接入点电压稳定裕度表现为先增加后减小的趋势.     

大规模风电接入电网谐波影响研究

随着风电场容量和接入电压等级的不断提高,风电场对电网的电能质量影响越来越大。分析了不同类型风电机组的谐波特性,以及在不同网架下对风电场并网点产生的谐波影响。依据风电机组实测谐波数据及风电场实际参数,使用ETAP软件对风电场产生谐波进行仿真,提出了风电场电能质量评估方法。     

基于灵敏度方法的大规模风电接入区域电压优化控制

对大规模风电接入区域的电压问题提出优化控制措施.首先分析目前3种主流的风电机组的无功电压特性、大型风电场接入区域的电压波动机理以及含大规模风电区域电压的空间特性.其次推导出电压／无功灵敏度系数计算方法以及影响因素,并基于该系数提出大规模风电区域电压优化控制目标和优化控制流程.最后对国内某含大规模风电区域实际电网进行仿真计算分析,仿真结果表明,采取优化措施后能以较少的调压手段有效提高大规模风电区域电压运行水平.     

大规模风电接入对电网电压的影响及无功补偿研究

从静态电压稳定性的角度,研究了某地A风电接入C电网后系统运行方式、风机类型、风机控制策略和调峰策略的因素对系统电压稳定性的影响。针对某地A风电接入给C电网带来的电压控制问题,提出了相应的无功补偿方案及电压控制措施。仿真计算结果验证了所提无功补偿方案及电压控制措施的有效性,对大规模风电接入后对C电网安全、稳定运行具有一定的参考价值。     

大型风电机组的功率曲线自寻优控制策略

大型风电机组在额定风速以下一般采用最大功率曲线法进行机组的最大功率跟踪控制,但机组的最大功率曲线一般通过实验获得,很难保证精度。为优化风电机组在低风速区域对风能的利用率,提出了基于微分跟踪器的功率曲线自寻优控制策略。采用微分跟踪器提取出机组转速和机械功率的微分值,并由此判断实际功率曲线与最大功率点之间的位置关系,然后采用三维模糊控制器对功率曲线的系数进行实时调整。以2MW双馈风力发电系统为基础,在Bladed仿真环境中对自寻优控制策略进行了仿真研究。仿真结果表明所提出的自寻优控制策略对机组参数如功率特性或转矩特性等依赖性较小,在风速变化的情况下能够对机组功率曲线的系数进行实时的修改,并有效地将机组的功率曲线调整到最大功率曲线的位置,从而证明了该策略的正确性和可行性。     

基于矢量解耦控制的风电并网逆变器研究

三相PWM逆变器是风力发电并网系统的主要部分,开发高性能的逆变器控制策略已成为研究的重点.在对风力发电并网逆变器系统数学模型分析的基础上,对逆变器在三相同步旋转坐标系下的数学模型进行了推导与分析,提出了一种矢量解耦控制策略,对直流侧电容电压的平衡进行了分析与补偿设计,给出了矢量解耦控制算法的软件流程.实验结果表明,该控制策略能获得较好的控制性能,并能实现单位功率因数校正.该逆变器运行效率高,可靠性好.     

光伏电站低电压穿越技术研究

针对大规模光伏电站在电网故障或扰动时突然脱网造成的严重后果,提出了一种光伏电站低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)控制策略,详细分析了基于正负序同步旋转坐标系的并网逆变器控制策略以及LVRT有功电流和无功电流协调控制的实现方法。以单相电压跌落故障为例,进行了仿真和实验研究,结果表明所提出的控制策略不仅能保证并网逆变器在电压跌落期间输出不过流,而且能够向电网发出一定的无功功率以支撑并网点电压的恢复,实现低电压穿越。