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永磁直驱风电机组有功功率预测控制方法研究

太阳能学报 2018年第1期39卷 210-217页

作者：刘兴杰王伟郭九旺郭栋华北电力大学电力工程系保定071003 国网重庆市电力公司綦南分公司重庆401420 国网安徽省电力公司芜湖供电公司芜湖241000 国网江苏省电力公司扬州供电公司扬州225000

考虑到风能的随机性及直驱永磁风力发电系统的强非线性,将机组模型进行分段局部线性化,提出全风速范围内的有功功率多模型预测控制策略,在低风速段实现了最佳功率追踪,在额定风速附近实现了输出功率的平滑过渡,在高风速段实现了输出功... 详细信息

考虑到风能的随机性及直驱永磁风力发电系统的强非线性,将机组模型进行分段局部线性化,提出全风速范围内的有功功率多模型预测控制策略,在低风速段实现了最佳功率追踪,在额定风速附近实现了输出功率的平滑过渡,在高风速段实现了输出功率的平滑控制。为验证所提控制策略的正确性,对所提控制策略进行仿真实验研究。结果表明所提出的模型预测控制策略与传统PI控制策略相比,可很大程度地降低波动,能有效平滑控制发电机的输出转速和输出有功功率。

关键词：风力发电永磁直驱风电机组模型预测控制平滑控制局部线性化

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永磁直驱风电机组HVRT功能开发及其检验

电力自动化设备 2016年第12期36卷 18-23页

作者：艾斯卡尔朱永利王海龙华北电力大学新能源电力系统国家实验室河北保定071003 新疆金风科技股份有限公司新疆乌鲁木齐830026

风电机组的高电压穿越(HVRT)技术已被公认为最具挑战性的技术之一,逐渐成为行业内讨论和研究的热点。在研究风电机组HVRT功能必要性的基础上,结合永磁直驱风电机组(PMSG)在电网电压骤升时的暂态特性,提出了一种基于直流回路Chopper电路... 详细信息

风电机组的高电压穿越(HVRT)技术已被公认为最具挑战性的技术之一,逐渐成为行业内讨论和研究的热点。在研究风电机组HVRT功能必要性的基础上,结合永磁直驱风电机组(PMSG)在电网电压骤升时的暂态特性,提出了一种基于直流回路Chopper电路的永磁直驱风电机组的HVRT功能的低成本技术方法。软件的仿真结果和现场的实际测试数据表明,所提方法可以有效提高永磁直驱风电机组的HVRT能力。

关键词：风电并网标准高电压穿越永磁直驱风电机组 PSCAD 现场测试

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永磁直驱风电机组低电压穿越研究综述

电力工程技术 2021年第2期40卷 75-85页

作者：冯子木孙国强滕德红李群刘建坤赵静波河海大学能源与电气学院江苏南京211100 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103

风电的大规模发展使越来越多的永磁直驱风电机组接入电网,影响电网安全稳定运行,其中风电机组的低电压穿越(LVRT)问题是风电并网安全性方面的首要问题。文中首先基于传统风电场和其他新能源发电场LVRT策略的研究成果,结合永磁直驱风电... 详细信息

风电的大规模发展使越来越多的永磁直驱风电机组接入电网,影响电网安全稳定运行,其中风电机组的低电压穿越(LVRT)问题是风电并网安全性方面的首要问题。文中首先基于传统风电场和其他新能源发电场LVRT策略的研究成果,结合永磁直驱风电机组特点,综述较为主流的适用于永磁直驱风电场的LVRT技术手段,为永磁直驱机型为主的风电场提供相应策略。然后,分析各个方法的应用场景与工作机理,比较不同方法的优势与不足,并针对不同方法的应用前景提出相应建议。最后,总结未来LVRT技术的发展方向,并指出当前风电场大规模并网仍需解决的经济技术难题,为进一步提升大规模风电安全消纳水平指明方向。

关键词：低电压穿越(LVRT) 永磁直驱风电机组无功补偿储能协调控制

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永磁直驱风电机组低/高电压穿越研究

电力系统保护与控制 2018年第9期46卷 34-42页

作者：王永强喻俊志冯静安王卫兵张立新石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000 中国科学院自动化研究所北京100190

低/高电压故障穿越问题严重影响永磁直驱风电机组的安全稳定运行。为提高机组低/高电压故障穿越能力,基于常规控制方案提出改进优化策略,分别对机组常态及故障暂态过程采取多模式运行方案。机侧稳态过程实现最大功率跟踪,故障暂态时由... 详细信息

低/高电压故障穿越问题严重影响永磁直驱风电机组的安全稳定运行。为提高机组低/高电压故障穿越能力,基于常规控制方案提出改进优化策略,分别对机组常态及故障暂态过程采取多模式运行方案。机侧稳态过程实现最大功率跟踪,故障暂态时由输入输出功率差值调整转速值,改变转子转速,抑制机侧有功输入值。直流侧依据电压骤升程度,提出双模式卸荷电阻投切方案,稳定母线电压值,平稳电压波动程度。网侧提出无功补偿方案并接静态无功补偿器(STATCOM)为电网提供最大化无功支撑。通过Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,验证所提方案的有效性与合理性。

关键词：永磁直驱风电机组低/高电压穿越卸荷电阻无功补偿静态无功补偿器

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永磁直驱风电机组故障穿越优化控制策略研究

电力系统保护与控制 2015年第24期43卷 83-89页

作者：王丹刘崇茹李庚银华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

永磁同步发电机构成的直驱型变速恒频风力发电系统通过全功率变流器与电网连接,当电网发生严重故障时,不仅对HVDC设备造成损害,甚至可能影响风力发电系统的整体安全稳定运行。对系统故障期间直流电压失稳的机理进行了分析,基于永磁同步... 详细信息

永磁同步发电机构成的直驱型变速恒频风力发电系统通过全功率变流器与电网连接,当电网发生严重故障时,不仅对HVDC设备造成损害,甚至可能影响风力发电系统的整体安全稳定运行。对系统故障期间直流电压失稳的机理进行了分析,基于永磁同步发电机转子的惯性储能特性以及网侧换流器的无功补偿能力,提出一种适用于提高永磁直驱风电机组故障穿越能力的优化控制策略。在网侧故障期间通过分段式转速控制调整风机侧输入的有功并对网侧无功进行补偿,减小了中间直流系统注入的不平衡功率,抑制了故障期间直流电压的骤升。应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立单机系统模型,仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性。

关键词：永磁直驱风电机组故障穿越转子储能分段式转速控制无功补偿

全功率变换风电机组的电压源控制(二):电网故障穿越控制与保护

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中国电机工程学报 2023年第2期43卷 530-542页

作者：秦垚王晗杨志千邓桢彦杨仁炘敬双张建文蔡旭电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市闵行区200240 新疆金风科技股份有限公司北京市大兴区100176

电压源风电机组可实现对电网频率和电压的自主快速支撑,是构建新型电力系统的关键装备。惯性同步控制方法通过直流母线电压对电网频率的自主感知同步电网和进行频率响应,是实现电压源风电机组的一种有效方法。然而,当电网暂态故障时,网... 详细信息

电压源风电机组可实现对电网频率和电压的自主快速支撑,是构建新型电力系统的关键装备。惯性同步控制方法通过直流母线电压对电网频率的自主感知同步电网和进行频率响应,是实现电压源风电机组的一种有效方法。然而,当电网暂态故障时,网侧变换器因输出功率受限无法控制直流母线电压稳定,打破了直流母线电压感知电网频率的机制,使得网侧变换器与电网失去同步;此外,惯性同步控制方法无电流内环,在暂态故障下容易出现过电流导致机组因自我保护而退出运行。针对上述问题,该文提出一种应对电网故障的电压源风电机组控制策略,具备暂态故障期间网侧变换器对电网同步的能力,采用电网电压和直流电压复合判断法控制同步环节准确切换,通过电压电流级联控制结构和虚拟阻抗自适应调节器有效抑制了暂态过电流,搭建了2.3MW永磁直驱风电机组的Bladed+RTDS硬件在环实验平台,验证了所提控制策略的有效性。

关键词：永磁直驱风电机组电压源控制惯性同步频率感知暂态电流抑制自适应虚拟阻抗

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永磁直驱风电机组高电压穿越仿真研究

计算机仿真 2018年第4期35卷 74-79,314页

作者：王永强王卫兵张立新冯静安石河子大学机械电气工程学院新疆石河子832000

为提高永磁直驱风电机组的高电压穿越(HVRT)能力及故障期间为电网提供无功补偿的要求,提出了一种控制方法,在HVRT期间,直流母线侧采用直流斩波电路,根据母线电压骤升程度的不同改变耗能电阻值的大小,控制母线电压骤升态势,抑制直流电压... 详细信息

为提高永磁直驱风电机组的高电压穿越(HVRT)能力及故障期间为电网提供无功补偿的要求,提出了一种控制方法,在HVRT期间,直流母线侧采用直流斩波电路,根据母线电压骤升程度的不同改变耗能电阻值的大小,控制母线电压骤升态势,抑制直流电压的剧烈波动;网侧变流器协同STATCOM装置为电网提供无功支撑,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力。基于Matlab/Simulink平台搭建永磁直驱风电机组并网模型,仿真结果表明,上述方法可以有效提高永磁直驱风电机组的HVRT能力。

关键词：永磁直驱风电机组高电压穿越斩波电路无功补偿

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永磁直驱风电机组的低电压穿越控制策略

电源技术 2015年第11期39卷 2489-2492,2530页

作者：卢沁雄韩如成张媛杜东泉太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024

通过对直驱式永磁同步风力发电机(PMSG)系统的研究,针对电网对无功控制和低电压穿越能力的技术要求,提出了一种改进型控制方法,该方法通过永磁直驱风电机组机侧变流器改变发电机负载转矩实现最大风能利用,配合直流侧卸荷电路的条件下,... 详细信息

通过对直驱式永磁同步风力发电机(PMSG)系统的研究,针对电网对无功控制和低电压穿越能力的技术要求,提出了一种改进型控制方法,该方法通过永磁直驱风电机组机侧变流器改变发电机负载转矩实现最大风能利用,配合直流侧卸荷电路的条件下,在深度电网故障时,通过网侧变流器运行于无功优先输出模式的控制策略与网侧增加的新型无功补偿电路结合,通过控制可关断器件的通断,实现快速平滑调节电网的无功,提高风电系统的低电压穿越能力。仿真结果表明所提出方案有效提高了PMSG系统的无功补偿和低电压穿越能力。

关键词：深度电网故障永磁直驱风电机组卸荷电路最大功率追踪无功补偿

永磁直驱风电机组模型简化与风电场模型等效研究

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永磁直驱风电机组模型简化与风电场模型等效研究

作者：齐金玲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

风电的高速发展,在一定程度上影响和改变了传统电力系统的结构及特点,研究人员需要通过仿真分析手段研究风电与电网之间的友好关系。由于风电场模型的阶数十分庞大,电力系统仿真软件对其难以承受,因此对模型进行等值处理成为风电并网分... 详细信息

风电的高速发展,在一定程度上影响和改变了传统电力系统的结构及特点,研究人员需要通过仿真分析手段研究风电与电网之间的友好关系。由于风电场模型的阶数十分庞大,电力系统仿真软件对其难以承受,因此对模型进行等值处理成为风电并网分析的基础。本文针对拥有巨大发展潜力的直驱风电机组,就机组的建模、模型简化和风电场等效建模展开研究。针对风电机组实际低电压穿越控制策略难获取、电磁暂态模型有效性不足的问题,本文在研究直驱风电机组的数学模型和控制策略后,重点关注了低电压穿越问题。基于风电场低电压穿越实测数据,总结出风机变流器在低电压期间典型的功率控制规律,得出有功电流和无功电流的控制函数关系式。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建相应的仿真模型,并根据《风电机组低电压穿越建模及验证方法》标准,采用低电压穿越实测数据对模型进行了验证。验证结果表明所搭建仿真模型的低电压穿越特性和实际风电机组的响应特性基本一致,各项偏差满足标准要求,可为后续研究提供可靠的模型。为减小计算压力,本文研究了直驱风电机组的模型简化方法。根据研究需求的不同,选择性地忽略风电机组模型中惯性时间常数较小的部件,建立了电磁暂态简化模型和机电暂态简化模型。从模型响应性能和仿真耗时两个角度对简化模型进行了评价。仿真结果表明简化模型可以反映风电机组的输出特性,在节省仿真时间上具有明显的优势。以风电机组的暂态响应为入手点,基于对有功功率暂态响应曲线的分析和分解,提出直驱风电场的等值方法。对于采用有功斜坡恢复策略的直驱风电场,提出多机等值法,其分群策略为:依据全风速下有功暂态响应曲线的走势对风速区进行一次分割;逐个风速区搜索可能的“隐藏”分割点;通过设置不同风速分布的场景,探究影响“隐藏”分割点显隐性的因素。研究表明:一般三群即可满足精度要求;若有较多风速位于中风速区,可在中风速区的等值风速处再次分群。对于采用有功瞬间恢复策略的直驱风电场,由于全风速下有功暂态响应曲线呈现的整体统一性,提出单机等值法。通过多组实测风速数据对等值方法进行仿真验证,结果表明本文中对两种功率恢复策略的风电场的等值处理方法均具有良好的等值效果。

关键词：永磁直驱风电机组模型简化风电场模型等效低电压穿越