双馈抽水蓄能机组参与电网调频的改进虚拟惯性控制策略

为了提高双馈抽水蓄能机组参与电网调频的能力,提出一种带比例—微分(PD)环节的双馈抽水蓄能机组改进虚拟惯性控制策略。首先,基于双馈抽水蓄能机组运行特点,分别建立了可逆水泵水轮机和双馈感应电机的数学模型及双馈抽水蓄能机组控制模型。其次,根据机组虚拟转动惯量与转速调节及电网频率变化的关系,提出一种带PD环节的双馈抽水蓄能机组改进虚拟惯性控制策略,并给出了改进虚拟惯性控制相关参数的整定方法。最后,通过对含双馈抽水蓄能机组的3机系统的仿真分析,验证了所述策略可有效提升双馈抽水蓄能机组在发电、电动工况下的频率响应能力,提高了电力系统的频率稳定性。     

双馈式抽水蓄能机组零速自起动控制技术

针对传统抽水蓄能系统所采用的同步水轮机组效率低、转速适应能力弱的情况,设计了一种基于双馈方式的抽水蓄能系统。通过分析双馈电机数学模型,采用基于定子磁链定向的矢量控制方法,提出基于转子侧变流器的双馈电机零速自起动控制策略,对机组的零速起动及同步并网过渡过程进行了仿真和实验研究。仿真实验结果表明,该系统在由零速起动至同步并网的整个过程,转速变化平稳,定、转子电流波动小,且控制简单,运行可靠,有较高的实用价值。     

双馈式可变速抽水蓄能机组运行控制

双馈感应电机(Doubly Fed Induction Machine, DFIM)具有出色的转速调节性能,应用到抽水蓄能中,可满足电网调频调压的需求,解决由水头变化、出力波动导致的水泵水轮机效率降低的问题。为了减少水泵工况启动时所需的压水环节,本文提出了一种带负载软启动的控制方法,该方法以定子磁链和转子转速为控制目标,可使机组在尾水管充满水的情况下,转速从零平滑上升至并网所需转速。在并网阶段设计了转子d轴电流和转子位置角补偿器,以实现无冲击软并网;在调速阶段根据功率需求、工作水头确定水轮机的最优转速,以实现负荷优化调节。上述算法共同构成了双馈式可变速抽水蓄能机组运行控制策略。同时对所提出的控制策略进行了仿真和试验验证,结果表明该策略能够使机组在带轻负载的情况下完成软启动和软并网,并最终实现满载调速。     

远端电网故障下双馈式变速抽水蓄能机组平衡点存在性研究

双馈式变速抽水蓄能机组(DF-VSPSU)作为电力系统柔性可控电源,在系统功率平衡、无功支撑方面发挥重要作用。然而,在远端电网故障时采用典型低电压穿越控制的DF-VSPSU可能会因平衡点不存在,而出现运行失稳现象。因此,以单DF-VSPSU无穷大系统为对象,建立了准稳态下DF-VSPSU机侧特性和网侧特性方程,刻画了不同电网条件下DF-VSPSU稳定运行边界及其可行域,并分别从远端电压跌落深度、电网短路比、电网阻抗角、机组无功支撑系数4个因素分析对其运行平衡点存在性的影响。基于MATLAB/Simulink仿真验证了理论分析的合理性。     

双馈调速抽水蓄能机组的建模及动态仿真

本文推导电力系统用双馈调速抽水蓄能机组的数学模型。采用绕线转子交流励磁感应电机的改进模型及磁场定向控制理论,对双馈调速抽水蓄能机组模型进行了研究和分析。首先将转子励磁电压分解成两个分量,即q轴电压和d轴电压,以便分别控制有功功率和无功功率。然后,采用旋转电机的方程和转子旋转质量的运动方程,导出双馈调速抽水蓄能机组的动态模型。最后,进行计算机仿真,将动态特性仿真结果与实例进行比较,证实推荐模型的正确性。     

基于动态实验的双馈抽水蓄能机组空载特性与变速演化

可变速抽水蓄能具备调节速动性、高效性、灵活性、可靠性等优势,是全球抽水蓄能发展的新方向。然而,国内暂无已投运的双馈抽水蓄能电站,对变速机组动态特性和控制策略研究多依赖数值仿真,并且严重缺乏运行数据支持和真机验证。该文依托国内首台可变速抽水蓄能动态特性实验台,通过不同水头不同转速下模型实验分析变速机组的空载特性,揭示空载变速运行背后的演化规律。提出迁移里程和工况点斜率等量化指标,并纳入到可变速机组空载性能评估中,进一步提出适用于可变速机组的发电快速启动策略并集成于监控系统。运行结果表明,变速机组可以突破反“S”特性区和并网同期带的约束,节约常规启动时间47.87%,最大可降低空载无叶区压力脉动幅值45.54%,有望从根本上解决低水头条件由空载频率波动导致的并网难问题。     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略

传统的变速双馈风电机组解耦控制策略对于系统频率支撑作用微乎其微。文中在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上,在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加风电机组频率控制单元。控制系统包含频率控制、转速延时恢复、转速保护系统和与常规机组配合等4个功能模块。仿真结果表明,该控制策略不仅对暂态频率偏差具有快速的响应能力,而且能够使转子转速以更快的速度恢复到最佳运行状态,证明了基于变速双馈机组的风电场能够在一定程度上参与系统的频率控制。     

可变速抽水蓄能机组控制系统研究

对循环变流器励磁的可变速抽水蓄能机组控制系统进行了研究,阐述了总体控制方案、发电电动机的控制策略和基于循环变流器的励磁电流控制原理。仿真结果表明,交流磁链机组在电机电动和发电状态下均可以实现变速恒频运行,具有较快的功率响应速度,有功功率、无功功率和转速均可独立调节。搭建实验平台,实现了电机的转子电流控制,结果表明循环变流器可以准确地控制转子的电流。     

大型抽水蓄能机组的变速运行

本文主要对大型抽水蓄能机组(包括水轮发电机组)的变速运行,在经济效益上、技术性能的改善上、操作控制的简化上列举了它的主要优点。对变速运行装置的各组成部分进行了简要的介绍。对变速运行不同于常规运行的特点进行了概述。同时,对其可能发生的问题,根据变速运行新的理论概念,进行了各种不同的分析与探讨,指出了可能发生的问题与应予充分注意的地方。     

双馈抽水蓄能机组中双向DC/DC变换器研究

为解决双馈抽水蓄能电机低电压穿越的问题,加入双向DC/DC与超级电容保护支路,其中双向DC/DC变换器采用两相交错式双向半桥拓扑结构。本文采用软开关技术有效解决变换器中开关损耗高的问题,对变换器在Buck和Boost模式下分别进行软开关技术分析。在MATLAB中搭建DC/DC效率模块、瞬态响应调整模块、工作范围模块和硬件电路模型,采用双电流内环和电压外环的控制方式。仿真结果表明在软开关的作用下,开关管实现了零电压导通和零电压关断,有效降低了开关损耗,提高大功率电力电子设备利用效率,具有一定的实用性和研究价值。     

抽水蓄能机组的变速控制

本文对引进的抽水蓄能变速机组的基本结构、变速控制的基本概念以及目前广为采用的控制方式作了简要的介绍,并阐述了抽水蓄能机组变速控制系统的功能和特点。     

基于RTDS的变速抽水蓄能机组阻抗测量及并网稳定性研究

随着能源转型发展和新型电力系统建设的推进,抽水蓄能电站的规划和建设数量不断增长。相比传统定速抽水蓄能机组,大容量变速抽水蓄能机组具有更优异的调节性能和运行经济性。本文针对正在建设的丰宁抽水蓄能电站300MW变速抽水蓄能机组,以机组实际参数构建的RTDS仿真模型和推导得到的变速抽蓄机组阻抗模型为基础,设计了RTDS平台变速抽蓄机组阻抗测量流程和扫频程序,完成了机组模型一次侧和二次侧注入扰动信号的阻抗测量与结果分析,并结合二次侧阻抗测量结果完成了变速抽蓄机组经串补接入电网的稳定性分析。     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略的改进

风力发电参与电力系统频率的控制是大规模风电并网需具备的功能.以变速恒频双馈风电机组参与电力系统频率控制为研究对象,对现在研究中提出的在变速恒频双馈电机控制系统中增加频率控制环节进行分析,采用现在研究较为成熟的控制方法和一种改进控制方法进行分析比较,推出了将两者控制方法特点相结合的控制策略,来最大限度地利用变速双馈风电机...     

双馈式变速抽水蓄能电厂的机电暂态建模及模型预测控制

目前双馈式变速抽水蓄能电厂(doubly-fedinductionmachinebasedvariable-speedpumpedstorage,DFIM-VSPS)的研发仍处于起步阶段,其系统建模、稳定性分析及控制需要进一步研究。为此,研究了DFIM-VSPS的机电暂态模型,考虑了机组变速运行对效率的影响,并对比了采用不同水动态模型时DFIM-VSPS模型的动态响应,提出将模型预测控制用于DFIM-VSPS的功率控制,并且研究了各个工况下模型预测控制的控制效果及延时对控制效果的影响。结果表明:与常规控制相比,模型预测控制在系统发生大扰动及平抑风电功率波动时具有更好的控制性能,并且具有较好的鲁棒性。研究可为DFIM-VSPS的控制提供一定的参考。     

计及转速平滑恢复的双馈风电机组自适应频率控制策略

为解决现有双馈风电机组频率控制策略不能充分利用转子动能支撑电网频率及风机转速恢复造成的二次频率冲击问题,提出了一种计及转速平滑恢复的双馈风电机组自适应频率控制策略.首先在电网频率支撑阶段,借助指数函数将风电机组频率控制系数和电网频率偏差建立耦合关系,使频率控制系数随频率偏差增加而变大,从而使风电机组在频率支撑阶段释放更...     

全功率变速抽水蓄能机组控制策略与调节特性

全功率变速抽水蓄能机组协调控制中通常采用变流器控制机组功率、调速器控制机组频率(转速)的快速功率控制,其忽视了对机组频率安全与效率的影响,且控制模式单一。分析了机组多控制模式振荡特性和功频响应特性,提出了机组发电工况快速频率控制与快速功率控制相结合的协调控制策略,以及水泵工况定导叶开度变转速控制策略。设计了常规试验与性能优化试验结合的变速工况调试方法并应用于我国第一台全功率变速抽水蓄能机组启动调试中,验证了控制策略和调试方法的有效性。现场测试结果表明,调速器和变流器控制不协调易引发机组振荡,采取所提协调策略后机组安全高效运行,且具备百毫秒级的有功、无功快速调节能力。     

双馈变速风电机组频率控制的仿真研究

双馈变速风电机组采用双脉宽调制（PWM）变流器实现电磁与机械的解耦控制,这也使得双馈变速风电机组对系统频率变化的响应降低。文中以双馈变速风电机组模型为基础,根据双馈变速风电机组控制特点和控制过程,在电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory中增加了频率控制环节,在系统频率变化时,双馈变速风电机组通过释放或者吸收转子中的一部分动能,相应增加或者减少有功出力,实现了风电机组的频率控制。仿真结果证明了频率控制环节的有效性和实用性,并证明了通过增加附加频率控制环节,风电场能够在一定程度上参与系统频率调整。     

可变速抽水蓄能机组控制系统的仿真研究

抽水蓄能电站采用交流励磁可变速电机具有提高机组工况运行的效率和转换时间等优点,解决了过去通过改变电机的极对数所带来的技术问题.在Matlab/Simulink仿真软件平台上搭建水泵水轮机、交流励磁电机的仿真模型,并采用定子磁场定向矢量控制策略对电机模型进行仿真验证.仿真结果表明应用矢量控制策略可以使抽水蓄能双馈电机的有功功率和无功功率解耦并快速响应.