摘要：风电功率波动会导致电力系统运行点变化,为有效提高次同步振荡阻尼控制的适应性,文中采用直驱风电机组附加控制的方法设计了一种次同步振荡鲁棒阻尼控制器。首先,基于状态空间模型利用含区域极点配置的混合H 2/H∞控制方法抑制由随机扰动引起的电力系统次同步振荡。将不同运行点作为凸多面体的顶点构建凸多面体模型,以适应风电输出波动引起的系统运行点大范围变化,提高控制器的鲁棒性。然后,利用线性矩阵不等式求解状态反馈矩阵,设计次同步振荡鲁棒阻尼控制器。最后,利用接入2台直驱风电机组的4机2区系统作为测试系统进行时域仿真。仿真结果表明,基于凸多面体的鲁棒阻尼控制器不仅能够为系统次同步振荡模式提供足够的阻尼,并且在风电功率在较大范围内变化的情况下,控制器也具有较好的控制效果。

摘要：随着大规模风电的接入,电网面临系统变弱及调频能力变差的问题.直驱风电机组采用自同步控制,在有效提升设备自身的小扰动稳定性和对电网的支撑能力的同时也带来了复杂的暂态稳定问题.为此,针对2种典型的控制结构(功率自同步和直流电压自同步)分别建立风机系统暂态模型,揭示机侧动态及直流电容动态对暂态特性的影响.针对功率自同步型风电机组,分析频率跌落下风机系统的同步失稳风险;结果表明,机侧动态会降低风机系统在电压跌落下的稳定裕度.针对直流电压自同步型风电机组,揭示暂态下直流电容动态导致的直流电压崩溃失稳风险.总结对比储能和风电机组的暂态特性差异,讨论直驱风电机组的暂态控制设计思路.基于Matlab/Simulink的时域仿真模型验证理论分析的正确性及控制的有效性.

摘要：在大型直驱风电机组中通常采用变桨距的方法来提高风能利用率,调节发电机组的有功功率。但由于风速变化的随机性和风力发电机组的非线性特点,传统的PID控制算法并不能取得令人满意的效果,为此提出了模糊Smith预估控制方法。在模糊理论和Smith预估控制理论的基础上,分别对模糊控制器和Smith预估控制器进行设计,最后将两者相结合,并在Simulink平台上搭建了模型,进行了仿真。仿真结果表明,所提方法在风速变化超过额定风速的情况下,能够通过控制桨距角使风力机转速稳定在额定值,实现直驱风电机组的恒功率控制。

摘要：直驱风电机组由于其优越性成为主流机型广泛应用于风电场。文章研究了直驱风电机组的数学模型和控制策略,在此基础上,搭建了基于直驱风电机组的风电场模型。仿真了其稳态特性,验证了搭建模型的正确性。并仿真了风电场联络线故障时风电场侧和系统侧电流、电压、电流三序分量、电压三序分量,分析了上述研究对象的变化趋势及原因,指出直驱风电场联络线发生任何类型的不对称接地故障,风电场侧都会表现出弱电源特性,单相接地故障表现出的弱电源特性更为突出,而系统侧不存在弱电源特性现象,研究指出直驱风电场弱电源特性会对故障选相元件产生加大影响,严重时会造成选相失败。研究成果具有一定的实际价值和意义。

摘要：特高压直流(ultra high voltage direct current,UHVDC)换相失败故障引发送端风电机组暂态过电压,威胁风电机组的安全稳定运行,亟需对风电机组暂态过电压抑制措施开展研究。首先,该文结合系列文章第2篇风电机组暂态无功电压特性与作用机理分析,提出计及虚拟磁链的直驱风电机组(permanent magnet synchronous generator,PMSG)控制策略,以抑制机组在UHVDC换相失败故障下的暂态过电压。通过修正PMSG机组网侧变流器(grid side converter,GSC)电流环无功电流参考值,建立了计及虚拟磁链的机组暂态无功解析模型,并验证了模型的准确性;其次,综合考虑系列文章第2篇分析的电压分量暂态吸收无功功率特性,优化电压分量暂态无功控制器参数,实现PMSG机组暂态无功优化设计,提升机组在UHVDC换相失败故障中的暂态过电压抑制能力;最后,依托系列文章第1篇控制硬件在环实时仿真实验平台,验证了该文提出的计及虚拟磁链的PMSG暂态过电压抑制与参数优化方法的有效性。

摘要：针对系列文章1中直驱风电场接入弱电网宽频带振荡现象及机理分析,基于永磁直驱风电机组(permanent magnet synchronous generators,PMSG)控制参数优化设计或控制策略改进的阻抗重塑技术,是实现振荡抑制的一种有效措施。现有文献通常针对振荡事故发生后的具体振荡频带进行阻抗重塑设计,缺乏适应复杂电网环境的宽频带阻抗重塑设计方法。该文针对频带III和频带IV振荡问题,提出基于有源阻尼与虚拟导纳相结合的阻抗重塑控制策略,建立计及阻抗重塑控制策略的机组序阻抗解析模型,并验证模型的准确性,为宽频带阻抗重塑控制参数优化设计奠定模型基础;综合考虑系列文章1分析的不同频带间频带重叠效应,对机组各控制器控制参数的统一迭代优化设计,依次实现了频带II、频带IV、频带III的阻抗特性重塑,提升机组接入弱电网的稳定裕度;针对某型号PMSG机组宽频带振荡问题,基于控制硬件在环仿真平台,验证了该文提出的基于阻抗重塑的宽频带振荡抑制方法的有效性。

摘要：风电并网系统稳定性分析及振荡抑制策略大多集中于风电场本身,针对含静止无功发生器(SVG)的直驱风电并网系统研究较少。基于特征值灵敏度筛选出对含SVG的直驱风电并网系统稳定性较显著的控制通道,然后基于独立通道分析设计理论将并网系统由多输入多输出耦合系统等效拆分为多个单输入单输出控制通道,在定性分析并网系统稳定性的同时定量评估不同控制通道间的交互作用程度。为抑制控制通道间的交互作用,提出了基于H∞鲁棒控制的次同步振荡抑制策略。通过电磁暂态仿真,验证了基于独立通道分析设计理论分析并网系统稳定性的正确性以及基于H∞鲁棒控制的次同步振荡抑制策略的有效性。

摘要：近年来,我国西北地区发生了直驱风电场并入交流电网的次同步振荡现象。为深入研究该问题,文中采用谐波线性化方法建立典型直驱风电机组网侧变流器的正、负序阻抗模型。其次,通过硬件控制在环方法测量直驱风电机组阻抗,利用奈奎斯特判据分析直驱风电机组并入交流电网次同步振荡的产生机理,并且提出一种锁相环控制参数优化设计方法,降低了系统次同步振荡发生的风险。最后,基于RT-lab实时仿真平台建立110台1.5MW直驱风电机组组成的风电场电磁暂态实时仿真模型,仿真结果验证理论分析的正确性。

摘要：计算输电线路的甩负荷工频过电压,是进行输电工程设计和设备选型的重要基础,对于风电场送出线路,若甩负荷形成风电场带空载线路运行状态,可能导致风机端及线路端出现高幅值的过电压。其过电压产生机理和特性,与常规结构电网存在较为显著的差别,需着重考虑风电机组的暂态响应特性。该文针对直驱风电机组的无故障甩负荷及单相接地甩负荷工频过电压问题,首先基于简化模型,从理论上分析了两种甩负荷工况下风机控制器的暂态响应及限幅特征,提出过电压、过电流的产生机理,其中针对单相接地故障甩负荷分析了电压、电流的序分量特征;其次结合自建详细仿真模型及厂家封装模型分析了过电压、过电流特性及系统参数的影响;最后,从优化风机电流控制角度研究了过电压、过电流的限制措施,并通过仿真验证其应用效果。

摘要：针对在弱电网下直驱风电机组引起的次同步振荡(subsynchronousoscillation,SSO)现象,提出基于一阶总扰动偏差控制的微分前馈线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection control,LADRC),采用全改进LADRC控制策略抑制SSO现象(“全”是指电压外环、电流内环以及PLL锁相环3个环节都采用相应的控制)。首先,建立直驱风电机组并网数学模型;其次,结合风电机组并网系统对改进LADRC控制器进行设计并对其进行特性分析,该控制器相较于传统LADRC,不仅减小系统的跟踪误差且抗干扰性能更强;最后,通过PSCAD/EMTDC仿真软件将本文策略与全PI、全传统LADRC进行仿真对比。结果表明:相较于全传统LADRC,本文方法在降低1.62%超调量的同时,缩短0.129 s系统调节时间,有效抑制SSO现象并且具有较好的适应性。