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基于变流器联合控制的永磁风电机组孤网调频方法

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中国电机工程学报 2017年第10期37卷 2887-2895页

作者：杨俊友王海鑫白殿春邢作霞张华友董丽萍郑伟沈阳工业大学电气工程学院辽宁省沈阳市110870

针对孤网中负荷与分布式电源波动引起的频率骤变及小幅振荡问题,展开永磁风电机组孤网调频研究。基于改进的转矩下垂控制算法,提出一种变流器小信号动态模型,探讨降载系数与下垂系数对机侧变流器输入功率的影响,以及直流母线电压补偿值... 详细信息

针对孤网中负荷与分布式电源波动引起的频率骤变及小幅振荡问题,展开永磁风电机组孤网调频研究。基于改进的转矩下垂控制算法,提出一种变流器小信号动态模型,探讨降载系数与下垂系数对机侧变流器输入功率的影响,以及直流母线电压补偿值对网侧变流器输出功率的影响。为抑制风速及负荷扰动,设计基于H_∞理论的联合控制器,给出控制器相关参数,优化变流器输入、输出功率,从而在机组稳定运行前提下提高孤网抗扰动能力,有效减弱频率骤变并抑制小幅振荡。联合控制与其他控制方法仿真分析表明,基于变流器联合控制机组运行数据较稳定,且孤网频率波动最小。最后通过实验进一步验证所提控制策略的有效性。

关键词：永磁风电机组联合控制降载控制功率分配频率调节

基于测试数据的直驱永磁风电机组简化等值建模和参数辨识(英文)

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电力自动化设备 2012年第12期32卷 64-68页

作者：张仰飞王伟胜郝思鹏中国电力科学研究院新能源研究所北京100192 南京工程学院电力工程学院江苏南京211167

风电机组工作状态可以分为正常、故障和故障恢复过程,故障期间和故障恢复过程中变流器的控制策略会改变。分析直驱永磁风电机组电压跌落测试数据,机组外特性存在逻辑判断、限幅等强非线性环节,难以进行机理建模。对机组进行非机理建模,... 详细信息

风电机组工作状态可以分为正常、故障和故障恢复过程,故障期间和故障恢复过程中变流器的控制策略会改变。分析直驱永磁风电机组电压跌落测试数据,机组外特性存在逻辑判断、限幅等强非线性环节,难以进行机理建模。对机组进行非机理建模,根据机组输出的外特性构建其简化模型,其中阻抗反映机组短路电流特性,电流源控制回路反映机组功率输出特性。电流源控制回路根据直驱永磁风电机组定功率、定电压的控制特性构建,其考虑了控制目标、时间常数、限幅以及逻辑等环节。简化模型中的参数通过电压跌落实测数据辨识获得。仿真结果表明所提模型能准确反映机组在电压跌落过程中的特性,满足暂态稳定分析的要求。

关键词：参数辨识永磁风电机组模型风电

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永磁风电机组网侧变流技术及控制参数优化

永磁风电机组网侧变流技术及控制参数优化

作者：付家琦沈阳工业大学

学位级别：硕士

当下海上风电机组发展趋势为单机容量大型化、变流单元模块化。伴随单机容量的逐年上升,传统两电平变流并联拓扑因结构、控制繁琐故难以满足其输出要求,相较之下,中压三电平变流系统以耐压等级高、传输效率强、控制策略简单等优点成为... 详细信息

当下海上风电机组发展趋势为单机容量大型化、变流单元模块化。伴随单机容量的逐年上升,传统两电平变流并联拓扑因结构、控制繁琐故难以满足其输出要求,相较之下,中压三电平变流系统以耐压等级高、传输效率强、控制策略简单等优点成为海上风电的最优选。但目前针对大功率系统相应的网侧变流技术的研究相对较少,因此,本文在研究大功率海上永磁风电机组拓扑的基础上,对其网侧变流系统中的锁相、滤波单元及相应模型控制参数优化技术等展开相关工作。首先,通过对比多种三电平变流器与风电系统结构的优劣性,选定“多相电机+分布式三电平变流器”拓扑结构作为研究对象,基于此建立风力机、六相永磁电机及中点箝位(Neutral Point Clamped,NPC)三电平变流器的数学模型,并研究最大转矩控制策略承担机侧输出能量。其次,对NPC三电平变流系统的等效电路及动态换相原理进行解析,计算选取适配器件单元规格,并针对三电平特有拓扑所引起中点电位失衡问题,研究将中、小矢量按比例结合为虚拟中矢量动态维持电位的虚拟矢量调制法,并仿真验证此调制法效果。然后,为适配大功率风电机组,重新设计网侧若干单元,其一:为实现锁相环提取网压频率以保持电网与变流器同步化,设计增加陷波器的改进广义积分器,提升其抗扰动性,在电网正常或故障下均可实现电网频率与相位的捕获。其二:结合设计约束条件,建立LLCL滤波模型,因滤波单元是变流系统与电网的交互接口,需研究整定参数后LLCL单元,对经流变流器PMW调制后,在开关频与整数倍频处的电流信号中劣质纹波的滤除效果。并在网侧控制中采用简便的电压定向的矢量控制策略,利用经典法确定闭环系统控制器参数,向电网供给能量。并通过仿真软件证实网侧各单元有效性。最后,为提升风电机组控制性能,在非线性强的变流控制系统采用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO),并针对其收敛慢与易陷进局部最优的缺点,设计引入随机权重与自变异的混合粒子群法(Hybird PSO,HPSO),对机/网侧控制器在传统整定法下所设计的PI参数以超调量、入稳时间等为期望进行优化。在变风速和跳变网侧直流源量,两种变量条件下将传统参数设计法与经HPSO优化导出信号进行对比,通过仿真输出表明模型控制参数经HPSO优化后,变流系统动静态响应性与稳定性明显提升。

关键词：永磁风电机组三电平变流器中点电位失衡网侧变流技术混合粒子群法

提升直驱型永磁风电机组故障穿越能力的改进控制策略研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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电力系统保护与控制 2016年第9期44卷 69-74页

作者：边晓燕田春笋符杨上海电力学院电气工程学院上海200090

为了提高直驱型永磁风电机组故障穿越能力,提出一种新的故障穿越策略。通过采用紧急变桨技术,减少故障期间风机的出力,降低直流母线两端的功率不平衡,以限制直流母线过电压。提出一种新颖的控制直流母线侧电容器投切方案,故障期间增加... 详细信息

为了提高直驱型永磁风电机组故障穿越能力,提出一种新的故障穿越策略。通过采用紧急变桨技术,减少故障期间风机的出力,降低直流母线两端的功率不平衡,以限制直流母线过电压。提出一种新颖的控制直流母线侧电容器投切方案,故障期间增加直流电容容量,进一步限制故障期间直流母线电压骤升。充分利用风电机组的无功能力,网侧变流器采用电压控制模式,为系统在故障期间提供无功支撑。给出了详细的故障穿越方案,并在仿真软件DIg SILENT中建立仿真模型,设计了低电压故障和高电压故障两个算例。仿真结果表明,所提出的控制策略可有效的限制故障期间直流母线过电压,为系统提供了足够的无功支撑,协助并网点电压快速恢复,提升了风电机组的故障穿越能力。

关键词：永磁风电机组故障穿越紧急变桨直流母线变流器

基于变流器控制的永磁风电机组低电压穿越控制策略

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吉林电力 2024年第1期52卷 9-13,24页

作者：贲月张津瑞冯昊王健国网张家口供电公司河北张家口075000

针对永磁风电机组低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)采用改变背靠背变流器控制策略的方法时,存在未考虑因转子转速越限导致机组发生超速脱网的问题,提出了基于变流器控制的LVRT控制策略。基于转子运动方程,推导了能够抑制机组... 详细信息

针对永磁风电机组低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)采用改变背靠背变流器控制策略的方法时,存在未考虑因转子转速越限导致机组发生超速脱网的问题,提出了基于变流器控制的LVRT控制策略。基于转子运动方程,推导了能够抑制机组转子转速越限的机侧变流器有功功率整定计算公式,设计了可降低卸荷电阻使用率的卸荷电阻投切方法,仿真结果验证了该策略的有效性。

关键词：永磁风电机组低电压穿越功率整定卸荷电阻

基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略

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电气自动化 2024年第1期46卷 63-65,69页

作者：王健张津瑞蔡婷婷苏剑涛现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林吉林132012 国家能源集团龙源风电工程技术公司北京100000〕

为解决传统永磁风电机组高电压穿越控制策略存在超速脱网风险问题,提出一种基于桨距角控制的高电压穿越控制策略。高电压穿越期间,首先,按照并网要求向电网提供无功支撑;其次,考虑转子转速限制,当转子转速达到参考值时启动桨距角控制,... 详细信息

为解决传统永磁风电机组高电压穿越控制策略存在超速脱网风险问题,提出一种基于桨距角控制的高电压穿越控制策略。高电压穿越期间,首先,按照并网要求向电网提供无功支撑;其次,考虑转子转速限制,当转子转速达到参考值时启动桨距角控制,抑制转子转速上升;最后,通过仿真试验,验证了所提控制策略的有效性。基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略,既能向电网提供无功支撑,又能避免超速脱网。

关键词：永磁风电机组高电压穿越转速越限桨距角控制无功支撑

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独立微网风电机组谐波特性多目标优化分析

可再生能源 2019年第7期37卷 1021-1027页

作者：刘珍彭海伦温彩凤汪建文内蒙古工业大学机械工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学风能太阳能利用技术教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051

针对分布式永磁风电机组在独立微网中的谐波恶化问题,文章对不同匹配方式的风电机组开展谐波测试。选择电流谐波畸变率(THDi)和电压谐波畸变率(THDu)综合评价独立微网谐波,采用博弈策略改进多目标优化,提出基于权重分析法的微网谐波评... 详细信息

针对分布式永磁风电机组在独立微网中的谐波恶化问题,文章对不同匹配方式的风电机组开展谐波测试。选择电流谐波畸变率(THDi)和电压谐波畸变率(THDu)综合评价独立微网谐波,采用博弈策略改进多目标优化,提出基于权重分析法的微网谐波评价方案。结果表明:选择合适的机组类型以及调节机组叶尖速比可有效降低微网谐波;基于权重分析法赋予各评价指标权重系数,借助多目标优化法求解微网中发电侧谐波极小分布区域。提出微网谐波评价的精确分析和可行性评价方法,为优化独立微网电能质量奠定基础。

关键词：永磁风电机组谐波权重分析多目标优化

变流器输出端RLC-plus-C新型过电压滤波器研究

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电测与仪表 2022年第12期59卷 124-130页

作者：郑海旺何山王维庆王冉旭董佳林董广凯新疆大学电气工程学院(教育部可再生能源发电与并网控制工程研究中心) 乌鲁木齐830047

为进一步抑制永磁风电机组PWM变流器高频脉冲波经长电缆传输反射造成的机侧过电压,并降低电机轴承电流,文章基于共模电流衰减法,提出一种新型RLC-plus-C无源滤波器及其设计方法。首先建立长电缆传输等效电路模型,分析过电压产生机理,引... 详细信息

为进一步抑制永磁风电机组PWM变流器高频脉冲波经长电缆传输反射造成的机侧过电压,并降低电机轴承电流,文章基于共模电流衰减法,提出一种新型RLC-plus-C无源滤波器及其设计方法。首先建立长电缆传输等效电路模型,分析过电压产生机理,引入传递函数,优化滤波器参数。其次对新型滤波器的参数R_(f)、C_(c)和C_(f)进行设计,在此基础上,针对电感L_(f)的取值在Matlab中设计一套完整的计算方法。最后通过Matlab/simulink软件搭建PWM变流器-长电缆-发电机的仿真模型,引入新型滤波器,分析其过电压抑制效果,轴承电流衰减量以及功率损耗,并对比RLC和RL-C滤波器。结果表明:RLC-plus-C滤波器进一步抑制了机端过电压,同时显著地降低了轴承电流。

关键词：永磁风电机组 RLC-plus-C 过电压轴承电流功率损耗

考虑转速限制的永磁风电场高电压穿越等值建模研究

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考虑转速限制的永磁风电场高电压穿越等值建模研究

作者：张津瑞东北电力大学

学位级别：硕士

我国风电联网比例在“碳达峰,碳中和”的大背景下不断增高,但大规模风电并网的同时也加重了对电力系统稳定性的影响,当对风电场进行详细模型数字仿真时,存在模型结构复杂、工作量大,甚至得不到仿真结果等问题,不利于风电场的研究,因此... 详细信息

我国风电联网比例在“碳达峰,碳中和”的大背景下不断增高,但大规模风电并网的同时也加重了对电力系统稳定性的影响,当对风电场进行详细模型数字仿真时,存在模型结构复杂、工作量大,甚至得不到仿真结果等问题,不利于风电场的研究,因此需要对风电场进行等值建模来解决这一问题。永磁风电机组是目前广泛应用的机组类型之一,并且风电并网导则要求风电机组需具备高电压穿越(High voltage ride-through,HVRT)控制能力。因此,本文针对传统永磁风电机组存在超速脱网等问题,提出考虑转速限制的永磁风电机组HVRT控制策略。并在此基础上对具备HVRT控制能力的永磁风电场开展等值建模研究,提出考虑转速限制的永磁风电场高电压穿越等值建模研究,这对分析含风电并网的电力系统的稳定运行具有理论意义和实用价值。首先,本文对现有永磁风电机组HVRT控制方法和风电场等值建模方法进行介绍分析。通过对永磁风电机组基本结构和工作原理进行分析,搭建了永磁风电机组数学模型。并介绍分析了机组主要控制系统的控制方法,为后文对永磁风电机组的HVRT控制策略制定和对永磁风电场的等值建模研究奠定了基础。其次,通过对永磁风电机组的HVRT暂态特性进行分析,了解了HVRT所要解决的主要问题,并针对传统控制策略存在的不足,基于转子储能与卸荷电阻相结合的方法,提出考虑转速限制的永磁风电机组HVRT控制策略,该策略既能抑制永磁风电机组发生超速脱网,又能使转子储能最大程度发挥作用,同时还能通过机网两侧变流器的协同配合来降低直流侧电容电压,保护直流侧电容安全,减少卸荷电阻投入。并通过PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了某型号1.5MW永磁风电机组联网运行仿真系统,验证了所提HVRT控制策略的有效性。最后,针对现有永磁风电场等值建模方法的不足,基于所提永磁风电机组HVRT控制策略,提出一种考虑转速限制的永磁风电场HVRT等值建模方法。即以HVRT期间有功功率整定值和故障前最优功率为分群指标,采用将SOM与FCM算法相结合的S-FCM聚类算法,对永磁风电场进行等值建模。并通过PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了含33台永磁风电机组的风电场仿真模型,仿真结果表明该等值模型能够较准确的反映风电场的功率输出特性,验证了所提考虑转速限制的永磁风电场HVRT等值建模方法的合理性和有效性。

关键词：永磁风电机组功率整定高电压穿越风电场等值建模转速限制