双馈风电机组并网特性仿真研究

为确保并网型双馈风力发电机（Double Fed Induction Generator，DFIG）在系统电压骤降和短路故障下能够稳定运行，在分析双馈风力发电机组整体模型结构的基础上，采用桨距角控制策略，通过调节叶片与风向的夹角，降低风力机组输出的机械功率，控制发电机发出的功率，改善其并网特性以确保并网风电场稳定运行.最后，在Matlab/Simulink仿真平台上搭建模型进行仿真计算.仿真结果表明了双馈风电机组具有一定的动态适应能力，从而验证了控制策略的有效性，体现了对系统暂态电压稳定性的贡献.     

基于构网型控制策略的直驱型风力发电机简化模型研究

直驱式风力发电作为当前风力发电的普遍形式,随着其容量的增加,将导致受端电网有效惯量不断减少,呈现弱阻尼特性,增加电力系统运行风险。直驱风电场柔直并网过程中采用具有主动支撑能力的构网型控制逐渐成为研究主流,但因其控制技术、工程应用尚处于研究阶段,需要先在仿真软件中进行测试。构网型直驱风电场并网系统需要考虑大量风机的运行特性,多台机组的接入导致仿真运行环境复杂,硬件在环系统的算力不足以达到多台机组的详细仿真要求。为减小计算压力,寻找更适合风电场并网研究的仿真模型,针对构网型控制下的直驱风机机组详细模型进行简化,采用受控电流源替代风机机侧模型的方法,进一步节省计算机算力,从输入功率/直流电压/交流电压波动3个方面进行模型对比,从模型响应曲线误差和仿真耗时2个角度对详细模型及简化模型进行评价。仿真结果表明,简化模型可以反映风电机组网侧的功率输出特性,在节省仿真耗时上具有明显优势。     

基于复合储能的充放电策略分析

在分散式风力发电系统中,由于风资源具有间歇性、随机性特点,输出功率存在功率波动.为了有效抑制功率波动、提高电能品质,本文设计了一种由超级电容器和铅酸蓄电池组成的复合储能系统.通过对超级电容器的端电压幅值(SCV)、蓄电池的荷电状态(SOC)、输入功率的信号进行分析和控制,提出了一种基于复合储能系统的充放电控制策略,避免了蓄电池出现过充/放现象,减少了蓄电池的充放电次数,延长了储能设备的使用寿命,使风力发电系统高效稳定运行.通过仿真结果验证了复合储能系统充放电策略的有效性.     

考虑风电不确定性与需求侧管理的电力系统低碳经济调度

减少碳排放是环境保护的重要目标,风电的高渗透率有助于节能减排。随着风电渗透率的不断增大,风电功率的波动性及随机性给电力系统的安全稳定运行带来了极大的挑战。因此,建立风电功率的不确定性模型、利用柔性资源提高电力系统风电消纳能力意义重大。建立了考虑风电不确定性与需求侧管理的电力系统低碳经济调度模型,研究了储能系统、需求侧管理对系统燃料成本、碳排放量、风电利用量的影响。在IEEE-30节点系统中进行仿真,采用鸡群算法对模型进行求解,并对鸡群算法的不足之处进行了改进,解决了该算法迭代后期收敛慢、易陷入局部极值等问题。仿真结果表明:所提模型及算法可提高风电利用率,节能减排效果显著。     

微电网无缝切换控制策略研究与仿真分析

有效的控制策略对于微电网的稳定、可靠运行具有重要的作用.本文针对由光伏发电、储能装置和负载构成的典型微电网,提出了一种旨在实现无缝切换,保障负荷用电安全的综合控制策略.并网运行时,光伏发电和储能装置均采用PQ控制方法,孤岛运行时,光伏发电采用PQ控制,储能装置采用V/f控制方法.利用Matlab/simulink软件搭建了相关单元的模型,仿真验证不同运行方式切换过程和微电网发电单元变化条件下的系统响应,结果表明了该方法的有效性.     

基于滑模变结构的双馈风力发电机网侧PWM变换器控制研究

为提高双馈风力发电并网控制器的控制性能,针对传统PI控制跟踪慢、误差大、稳态性不好的弊端,结合双馈风力发电并网控制器的数学模型,提出一种基于指数趋近律的滑模变结构控制策略对网侧PWM变换器控制进行系统性研究,并和传统PI控制策略进行对比。仿真结果表明:基于指数趋近律的滑模变结构控制策略不仅简化了控制结构,而且提高了系统的响应速度,对于直流母线电压的稳定具有一定的有效性和可靠性。     

两相永磁低速同步电动机的空间矢量PWM控制

提出了一种基于H桥驱动的两相永磁低速同步电动机电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的控制策略.分析了两相永磁低速同步电动机的工作原理,推导了两相永磁低速同步电动机的数学模型.成功地采用电压空间矢量控制两相永磁低速同步电动机,并设计了硬件实现电路.采用MATLAB对SVPWM和两相永磁低速同步电动机进行了建模,仿真结果表明了该方法的有效性和优良的调速特性.     

基于SiC开关器件的LCL并网逆变器控制策略建模分析

SiC功率器件具有高耐压、低损耗、高效率等特性,而高开关频率可以降低逆变器输出电压的低频谐波成分,从而降低并网电流的谐波成分,提高系统稳定性。以SiC MOSFET开关器件作为逆变器组成原件,以LCL滤波器作为逆变器与电网的接口,在建立系统控制模型的基础上,根据有源阻尼与无源阻尼控制方法之间的等效关系,提出并网侧电流与逆变器侧电流的双闭环控制策略,并对这种控制策略进行了稳定性分析。然后根据系统稳态误差与稳定裕度的要求,设计了系统反馈参数与PI调节器的参数。仿真和实验结果表明,这种控制方法可以有效抑制并网电流谐波,提高并网功率因数,并具有良好的鲁棒性和动态响应。     

基于定子串电阻的DFIG联合故障穿越方法研究

电网发生电压跌落故障时,双馈风机传统的控制策略无法提供动态电压支撑,若采用撬棒保护电路会使风机失去控制,影响电网的稳定运行。针对上述问题,提出了转子侧逆变器瞬态电压控制策略,以提供电网电压恢复能力,同时提供动态电压支撑;为抑制直流母线电压波动,以GSC输入功率与输出功率相平衡为出发点,提出GSC改进控制策略;在改进控制策略的基础上提出定子串电阻保护电路,分析定子串电阻电路的可行性及控制策略,最小化硬件电路对系统的负面影响。通过仿真表明:转子侧和网侧改进控制策略的有效性,结合定子串电阻电路可以实现电压跌落严重情况下的故障穿越。     

动态电压恢复器提升PMSG-FFRT运行能力研究

提出超级电容(SC)储能的动态电压恢复器(DVR)提升永磁同步电机(PMSG)风电系统柔性故障穿越(FFRT)能力策略.对PMSG的数学模型,DVR的工作原理、矢量关系及其比例谐振(PR)控制进行了研究.在此基础上,建立了基于SC储能的三单相DVR提升PMSG风电系统故障穿越能力仿真模型,电网故障时DVR进行分相畸变电压补偿,维持PMSG输出端电压恒定,提升了FFRT能力.针对电网对称和不对称短路故障情况,DVR均可向电网串联注入补偿电压,改善了PMSG输出端电压特性.研究结果表明,不论在对称或不对称短路电网故障工况,DVR均改善了PMSG机组FFRT运行能力,可向电网注入友好型清洁风能.     

虚拟同步发电机控制策略的研究和仿真分析

针对大量分布式电源并网导致渗透率增加,并且传统逆变器控制策略无法为系统提供惯性的特点,提出了虚拟同步发电机控制策略的设想.结合同步发电机原理,构建其与逆变器之间的联系,并设计相关算法,使逆变器的输出具有类似同步发电机的惯性和阻尼特性.同时分析了虚拟惯性系数和阻尼系数对频率变化的影响,并以此作为控制参数整定的参考.于MATLAB/Simulink平台进行仿真验证.     

三相VIENNA整流器滑模直接功率控制与软启动研究

三相VIENNA整流器传统双闭环PI控制系统存在动态性能较差、参数设计困难的问题。为此,基于直接功率控制(direct power control,DPC)理论,将滑模控制(sliding mode control,SMC)应用到VIENNA整流器中,控制系统内环采用PI控制器满足系统稳定性要求,系统外环选取滑模变结构控制器以改善系统的动态响应特性及鲁棒性。同时,为解决三电平整流器中点电位波动问题,引入平衡因子,采用正负小矢量相互抵消的方法来平衡中点电位。此外,为有效抑制启动瞬间出现的冲击电流,设计了一种三段式启动控制策略,从而实现对整流器的软启动。最后,在Matlab/Simulink软件中搭建三相VIENNA整流器控制系统仿真模型,验证了滑模直接功率控制策略和软启动方案的正确性和有效性。     

基于无差拍的光伏并网系统电流控制策略

针对光伏并网系统中传统双PI控制所得并网电流质量不高的缺陷,提出了电压外环采用PI调节,电流内环采 用无差拍的控制策略。阐述了无差拍控制的基本原理,并提出了预测型无差拍控制的实现方法。分析了谐波产生的主 要原因并采用数字滤波方式来提高精度。在MATLAB/Simulink中进行整个系统的仿真,仿真结果表明在理论上该控制 策略能将电流总谐波失真控制在1%以内。在样机上的实验结果表明,该控制策略能有效改善并网电流质量,达到国家 对光伏并网电流THD小于5%的要求     

基于参数修正的永磁同步直线电机改进电流预测控制系统

针对永磁同步直线电机（PMLSM）因外部干扰和内部参数变化引起的转速波动，导致电流预测控制系统的控制性能降低问题，课题组提出了一种基于参数调整的改进电流预测控制系统。首先通过2步电流预测控制以及校正因子对预测电流进行优化，改善电流预测控制系统，减少响应时间，保证系统的稳定性；再通过参数调整器来修正预测控制器中电机的参数，减小永磁同步直线电机的速度稳态波动，消除由系统扰动引起的稳态电流和暂态误差。仿真结果表明：在永磁同步直线电机参数不匹配的情况下，所提出的控制方案是有效的。     

用于微网储能的变流器控制方法

针对提高微网储能变流器的动、静态性能,提出融合了前馈解耦控制的电网电压定向双闭环控制策略,在三相电 压源型变流器(d,q)坐标系数学模型的基础上,以电网电压矢量定向并同步旋转,电流内环采用前馈解耦直接电流控制, 解耦了有功电流与无功电流,提高了内环电流的跟踪速度与精度,同时加速了外环电压的响应速度。仿真结果表明,变 流器系统响应速度快、网侧电流谐波含量低、直流侧电压稳定且纹波电压小,能以单位功率因数双向运行。提出的控制 方法可行有效,具有应用参考价值。     

永磁同步电动机的有限时间跟踪控制

针对永磁同步电动机绕组相电流和转速强耦合特性,本文研究了永磁同步电动机的有限时间跟踪问题,基于技术和稳定判据,结合永磁同步电动机d-q轴下的数学模型,分析设计电机电压控制器,在MATLAB/SIMULINK中建立永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型,使系统在有限时间内准确的跟踪给定的转速和转矩等参考信号。     

基于多目标FCS MPC的永磁同步发电机MTPA控制

永磁同步发电机系统常用控制策略是电压外环和电流内环的双闭环矢量控制,在实际PI控制中,控制效果对系统参数的依赖度较高,且不同工况下最优PI参数不同,因此在变工况控制情况下控制效果不佳。课题组针对永磁同步发电机的最大转矩电流比（MTPA）控制,提出了一种基于多目标有限集模型预测控制(FCS MPC)的MTPA控制方法,在FCS MPC基础上,通过多目标优化建立代价函数,实现转矩参考值跟踪、MTPA优化控制和最大电流约束,可以代替传统的基于双闭环的矢量控制及电流模型预测控制,具有较强的鲁棒性和良好的动静态性能。通过MATLAB/Simulink仿真分析及基于STM32F407IGT6的硬件系统的实验对比,验证了方法的可行性,有效实现了永磁同步发电机的MTPA控制。     

多电平注入式电压源变换器应用于高压直流输电系统研究

采用强迫关断开关元件的AC/DC变换器使高压直流输电(HVDC)和柔性交流输电(FACTS)系统具有良好的性能和灵活自由控制有功功率和无功功率的特性.系统中关键装置强迫关断AC/DC变换器必须是高压大功率的装置,才有可能满足输配电的要求.采用多电平技术可显著地提高交流系统容量和电压等级,但常规多电平AC/DC变流器的拓朴结构复杂度随级数成平方律而增加,以及对有功功率控制限制了它们在输电系统中的应用.本文介绍了一种新型的多电平注入式AC/DC变换技术,并对采用该技术的AC/DC变换器用于大功率HVDC系统的应用进行了仿真研究.仿真结果表明,该变换器可产生高质量的波形,易于高压大功率化,可自由控制有功和无功功率,使HVDC的传输性能大大改善,而且采用合理的控制策略,还可以改善HVDC联接的交流系统传输特性,实现单位功率因数传输电能.     

基于LCL滤波的单相虚拟矢量并网逆变器

在新能源并网发电应用中,传统的单相并网逆变器的控制策略有滞环比较控制和双环控制等,但这些控制存在着有谐波干扰、滤波效果差、无法对有功功率和无功功率进行调节等问题。为此,提出了基于LCL滤波的单相虚拟矢量并网逆变器控制策略,在控制方式上利用T/4传输延时构建虚拟矢量,通过坐标变换、解耦、双环控制等,以实现对有功和无功的调节,以及对电流的无静差跟踪,并在逆变器输出侧设计了LCL型滤波器。最后,通过仿真验证了方案的可行性。     

2个四维混沌系统的异结构广义同步

针对2个不同的具有复杂动力学行为的新型四维混沌系统的异结构广义同步问题,基于Lyapunov稳定理论,采用自适应控制同步法,通过选择连续可微的非线性广义同步函数,设计自适应控制策略和参数自适应律,实现了2个参数未知的新型四维混沌系统的异结构广义同步以及辨识了未知参数.该方法没有强加在系统的假设条件上,几乎适用于所用的混沌系统.理论推导和数值仿真验证了该方法的有效性.