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...     

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。     

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...     

双馈风电机组的小信号分析及其控制系统的参数优化

为了更好地研究及优化并网型双馈风电机组的动态特性,建立了其工作在额定风速以上时的总体模型,并对该模型进行线性化;通过小信号分析,获得了风电机组并入系统后的特征根。使用相关因子的对比分析方法,对特征根进行了分类;然后利用控制器参数对系统特征根灵敏度,提出了以灵敏度加权平方和最小为目标的控制系统参数优化模型及求解算法,协调优化双馈风电机组的励磁及桨距控制器的参数。最后利用频域分析及时域仿真,验证了该优化算法的有效性。     

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...     

电网对称故障下双馈风电机组的载荷优化控制

电网电压骤降引起发电机电磁转矩的暂态波动,这会引起传动链上显著的暂态冲击,降低了传动系统特别是齿轮箱的使用寿命。文中通过FAST和MATLAB/Simulink联合仿真,建立了5MW双馈风电机组机械和电气暂态模型,分析了电网对称故障对传动链扭转载荷的影响。提出了一种基于线性二次型调节器(LQR)的转矩阻尼控制器,来降低故障恢复期间的载荷。仿真结果表明,提出的方法有效地抑制了传动链的扭振。     

双馈风电机组的不同控制策略对轴系振荡的阻尼作用

在研究双馈风力发电机组与电网动态作用时,通常忽略轴系的柔性作用,采用集总质量块模型描述风机及其传动链。这主要是基于通过变流器控制可以有效抑制轴系振荡的认识。事实上,并不是所有常用的机组控制策略都能通过变流器提供良好的电气阻尼,在小扰动或暂态故障下激发的轴系振荡如果得不到有效抑制,将直接导致机组转速失稳,进而影响到电力系统的稳定。该文针对双馈机组在不同控制策略下对轴系振荡的阻尼作用进行了研究,通过小信号控制模型分析得出结论：采用发电机转速反馈信号的转速控制模式和采用风轮转速反馈信号的恒功率控制模式能够提供良好电气阻尼,抑制轴系振荡。最后经PSCAD/EMTDC建模仿真对结论进行了验证。     

计及频率响应安全性的双馈风电机组轴系阻尼控制策略研究

由于大规模风电场集中接入电网导致系统频率调节能力下降,风电机组参与系统频率响应的控制策略受到广泛关注。然而,现有研究中缺少频率响应控制对风电机组传动链轴系扭振影响的研究,无法保证频率响应过程中风电机组的安全。为此,提出了一种在频率响应过程中对轴系扭振进行抑制的策略。利用状态观测器对传动链扭转角速度进行估计,通过附加转矩的方式实现频率响应过程中的动态阻尼控制。通过仿真分析和样机实测的方式对本策略与已有的无阻尼控制策略进行了对比,验证了本策略的有效性。     

基于功率追踪曲线切换的双馈风电机组惯性控制策略

提出了一种双馈风电机组惯性响应的控制策略。首先指出双馈风电机组惯性控制的特点,由于其惯性控制在风机功率追踪模块中进行,因而与风力机的输出功率特性相关;然后,对曲线切换惯性响应的形成原理和整个过程进行了详细说明;最后,在仿真软件中进行了双馈机组曲线切换惯性控制的仿真分析,验证了所提出惯性控制策略的有效性和实用性。     

适应频率变化的双馈风电机组稳定分析改进模型

为分析变速恒频风电机组在不同电网频率下的稳定性,提出了考虑适应电网频率变化的双馈风电机组小干扰稳定性的电磁暂态模型。首先,分析了双馈感应发电机现有常规电磁暂态模型不含电网频率导数项,不能反映电网频率变化的问题,提出了双馈感应发电机改进转子暂态电动势的表达式,并建立了含变流器控制系统在内的双馈风电机组小信号改进模型。其次,采用特征值方法,对不同电网频率运行下采用改进及常规双馈感应发电机电磁暂态模型时的系统特征值进行计算与稳定性分析。最后,建立考虑电网频率变化的双馈风电系统时域仿真模型,分别对不同电网频率及不同负荷扰动下的风电机组有功功率和转速特性进行仿真。理论分析及仿真结果表明,相对常规电磁暂态模型,所提出的双馈风电机组改进模型对电网频率变化更为敏感,可适应频率变化的双馈风电机组小干扰稳定分析。     

基于预测控制的DFIG电网无功补偿优化方案

提出一种基于预测控制的DFIG功率调节控制方案,增强DFIG调节电网电能质量的能力,提高DFIG系统的无功输出能力。首先比较了DFIG系统和统一电能质量调节器的控制方法。针对DFIG功率分配动态多变量的过程,设计三输入三输出的广义预测控制方案,通过模型预测、滚动优化和反馈校正,提高了DFIG的无功补偿能力。仿真对比了多种情况下最大功率点跟踪控制和广义预测控制下的DFIG的无功输出,证明了使用广义预测控制可以有效的提高DFIG的无功补偿总量,增强DFIG系统调节电网电能质量的能力。     

计及风电功率波动影响的风电场集群无功电压协调控制策略

针对大规模风电场集群区域有功出力随机波动、无功设备种类繁杂等典型特征引起的无功电压问题,提出一种计及风电功率波动影响的风电场集群无功电压协调控制策略。该策略根据风电功率预测信息、当前运行信息和历史断面信息建立多目标优化控制模型,并采用基于过滤集合的内点算法求解。通过利用汇集站和风电场的自动电压控制子站实现闭环控制,该控制策略能够对集群区域内离散设备和动态设备的动作响应实行差异化管理。对中国"三北"地区某实际风电场集群地区进行仿真计算,结果表明,所提控制策略能够改善中枢节点的电压控制效果,协调离散设备和动态设备的运行配合,维持集群区域的静态电压稳定性。     

含超前控制的风储系统滚动最优控制策略

新一轮电力体制改革要求进一步提高风电跟踪计划能力,电池储能为此提供了途径但成本较高。为提高其经济性,提出一种风电场电池储能最优控制策略,其以最优化模型为核心,并包含超前滚动优化算法。最优化模型以储能下令次数最少为优化目标,包含统计学控制效果约束及荷电状态、死区控制等储能运行约束。超前滚动优化算法利用超短期风电功率预测,在统计学控制效果的每一个10min考核周期内进行实时的滚动超前控制,并不断修正预测误差的影响,保证各项约束得到满足。仿真结果表明,所提最优控制策略显著提高了风电跟踪计划精度,并在此前提下大幅减少了储能下令次数,且对超短期风电功率预测误差具备一定的抗干扰能力。     

储能电池荷电状态与平抑风电出力波动协调运行策略

采用电池储能系统(battery energy storage system,BESS)平滑风电功率波动可以优化风电场出力特性,提高风电场输出功率的稳定性。为了延长BESS的使用寿命,需最大限度控制BESS的荷电状态(state of charge,SOC)在限定区间内,以便拥有足够的容量进行下一时刻的充放电动作,从而带来更好的平滑效果。为此,提出了一种运行策略,该策略由2种控制算法组成,系统运行时,根据风电功率波动量的大小决定采用何种算法,2种算法依据风电场实际运行状况相互切换。仿真结果表明,该策略与传统低通滤波相比,不仅拥有较好的平抑效果,还能让BESS的SOC在合理的区间内,从而延长了BESS的使用寿命,节约了储能投资成本。     

平抑光伏并网功率波动的混合储能系统优化调度策略

提出了一种光伏(PV)的最大功率跟踪工作点控制和混合储能系统(HESS)协调平抑光伏并网功率波动策略,通过PV和HESS间的密切配合,能有效将PV并网功率波动抑制在电网可接受范围内。采用了多目标非线性约束模型对HESS中电池和超级电容的充放电功率进行优化调度,调度过程中充分考虑了HESS的寿命、偏离校正以及充放电效率;给出了基于滑动平均算法的PV的最大功率跟踪工作点动态控制方法。此外,采用K均值聚类算法构建了3种典型的PV功率波动场景,对所提策略和利用HESS平抑PV功率波动的传统策略进行了对比分析,结果表明:所提策略既能取得良好的平抑PV功率波动效果,还能降低HESS的运行损耗、延长其使用寿命。     

带储能的双馈风力发电系统控制策略

提出了一种将储能装置接入传统双馈风力发电系统背靠背变换器直流侧的新型双馈风力发电系统,通过对已有的背靠背变换器实施功率控制策略,可以有效地抑制风速随机化引起的风力发电系统并网点输出功率的波动。在分析系统构成及功能的基础上,提出了背靠背变换器相应的功率控制策略,并根据所建立的新型双馈风力发电系统的控制模型,在EMTDC/PSCAD仿真环境以及3kW双馈风力发电系统实验平台下进行了详细的研究和分析。研究结果表明,在风速波动的情况下该系统能够按照优化控制策略得到平滑的功率输出,实现风速的去随机化过程。     

考虑寿命和畸变率的极低频功率放大器开关频率优化控制策略

开关功率放大器在民用和军事中都有着广泛的应用,如电动振动试验台、通信系统和声纳探测等重要领域。文中针对应用于极低频电磁波通信的开关功率放大器,提出基于改进粒子群算法的最优开关频率控制策略,通过该方法可以在满足一定输出电压畸变率的同时,降低极低频工况的功率器件热摆幅,延长开关功率放大器的寿命。首先分析开关功率放大器的热应力控制自由度。然后对影响设备寿命长短的重要因素——热摆幅和表征输出效果的指标——谐波畸变率(total harmonic distortion,THD),这2个变量的影响因素进行研究。在此基础上,综合考虑热摆幅和THD,提出基于改进型粒子群优化算法的最优开关频率控制策略。最后,通过仿真和实验对所提控制方法进行验证。     

基于动态小波分解的混合储能系统平滑控制策略

为平抑分钟级的功率波动,使风电功率满足并网标准,基于小波分析提出功率分配数动态变化的混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)控制策略。设计了功率分配数根据风电功率超短期预测结果和HESS的荷电状态(state of charge,SOC)动态调整的分频方法,从而改变并网的低频目标功率和需要蓄电池、超级电容平抑的中、高频功率;建立兼顾HESS控制成本、功率平滑度的多目标优化函数,并应用改进的NSGA-Ⅱ算法对功率分配数进行滚动优化,从而达到最优控制;针对基本NSGA-Ⅱ算法在维持种群多样性、均匀性上的不足,以及种群规模大的问题,对精英保留策略进行了改进。最后,通过美国某州风电场实际观测数据进行实例验证,结果表明,所提控制策略能充分发挥不同类型储能的优势,经济、快速地平抑风电功率波动。     

Grid-connected Control Strategies for a Dual Power Flow Wind Energy Conversion System

A novel dual power flow (DPF) wind energy conversion system (WECS) based on an electrical variable transmission (EVT) machine is proposed recently. The structure of the novel EVT-based WECS, especially the grid-connected configuration, is different from any other existing WECSs. In this paper, the grid-connected control strategies of the DPF- WECS are proposed by controlling the DC-link and the inner rotor side converter, where the DC-link with and without the energy storage system (ESS) is considered separately. The relevant control strategies are presented to enhance the grid fault ride through capability of the DPF-WECS. Moreover, the maximum power point tracking control strategy and the pitch control strategy are also studied to implement the complete functionality of the DPF-WECS. The simulation model of the DPF-WECS is developed based on the EVT mathematical models and proposed control strategies. Finally, the simulation results verify the efficiency of the proposed control strategies for the DPF-WECS.