摘要：首先分析了永磁同步电动机控制系统的能量交换关系,提出了一种外环采用电动机转子储存动能作为反馈变量,内环采用电流作为反馈变量的双闭环矢量控制策略,给出了其理论依据和环路设计方法。研究了电动机负载对控制策略的影响,提出了一种简单且有效的负载估计方案,将电动机负载时的控制近似等效为空载时的控制。实验验证了所提出控制策略的可行性,并将该控制策略与传统的转速、电流双闭环矢量控制策略进行比较,实验结果表明本文所提出的控制策略具有更好的动态响应性能。

摘要：风机增加辅助频率控制模块是解决新能源取代同步机导致的电力系统频率安全问题的一种方案,其中利用转子动能的调频模式可以使风机运行在最大功率点,经济性比功率备用模式更好。已有研究主要让风机通过虚拟惯量和频率下垂控制模拟同步机,却未充分利用风机控制灵活、可塑性强的优点,且未考虑风机转子动能限制及系统频率二次跌落。论文跳出虚拟惯量加频率下垂控制的传统框架,提出利用转子动能的风机辅助频率控制最优策略。首先将风机输出功率曲线作为决策变量,通过优化得到最优功率曲线,然后设计对应的辅助频率控制策略,实现最优输出功率曲线。仿真结果验证所提策略的效果,并说明风机辅助频率控制不应局限于模拟同步机,而是有更优的策略。

摘要：针对转子动能参与调频的研究主要集中于控制策略上,并未详细、定量研究不同工况下转子释放动能的问题,以1.5MW某双馈风力发电机为原型、采用Matlab/Simulink软件建立了简化的风力机动态模型,并以1.5 MW风力发电机的实时运行数据验证了该模型的正确性;同时,提出了转子释能持续时间的概念,并在所建的风力机动态模型下得到中低风速(6~8m/s)下机组转子释放动能的能力随着风速的变化,继而设计了转子惯性响应控制器,研究了不同风速下风力机在系统频率跌落时的响应能力,得到转速及功率输出的响应曲线。研究结果表明:所提模型具有普遍的适用性;在相应研究条件下,风力机转子释能时间可达15s,风力机输出可增加约15%的有功功率;风速在6~8m/s下,风电机组转子释放动能的能力随着风速的增加而降低。该结果可为双馈感应风力发电机参与电网调频的研究提供参考。

摘要：“双碳”背景下,新能源发电量占比逐年提高,电力系统低惯量、弱阻尼特征显现,双馈风机DFIG(doublyfed induction generator)如何在经济高效运行的同时参与频率支撑,是目前电力系统所面临的主要挑战之一。在双馈风机综合惯量阻尼控制策略的基础上,分析系统的频率动态特性,提出基于风机转子动能的频率支撑策略参数优化设计方法,求解考虑二次频率跌落下满足最小频率偏差的惯量阻尼最优控制系数,最大程度抬升频率最低点,防范系统低频减载等安全稳定措施不必要动作。最后,通过仿真验证了所提基于转子动能的DFIG频率支撑优化方法的正确性和有效性。

摘要：针对电子助力制动系统永磁同步电机调速性能受负载影响较大的问题,提出基于扩张状态观测器的永磁电机转子动能反馈控制策略。在转子动能反馈控制策略基础上,设计了基于扩张状态观测器的负载侧功率补偿方法,解决了传统负载侧功率观测准确性与快速性矛盾的问题。通过试验验证了该方法在突然加卸负载时可使得电机动态性能良好。

摘要：双馈风电机组(DFIG)并网导致系统等效惯量降低、一次调频能力下降,随着风机并网规模增加,系统面临的调频问题愈发严重。针对此问题,提出了基于转子动能与分布式储能的DFIG调频控制策略。通过对转子动能调频能力定量分析,确定将转子动能和分布式储能装置共同作为支撑DFIG变流器调频的能量源,使其分别响应频率变化率和频率偏差量,提供惯量支撑和一次频率调节,既能有效避免频率二次跌落现象发生,也能充分利用DFIG自身能量,降低分布式储能装置容量。之后从功能作用和功率适配度方面对分布式储能装置进行容量配置,并将所提方案经济效益与超速减载策略进行对比,计算发现所提方案年均投资成本远小于超速减载策略经济损失。最后在Matlab仿真系统和风电机组实验平台分别进行验证,实验结果表明所提方案能有效响应系统频率波动,为电网提供动态有功支撑。

摘要：针对风电机组不主动参与系统一次调频的问题,分析风电机组转子动能控制与桨距角调频的控制原理与技术特点,利用2种调频方式在响应与支撑时间上的互补关系,提出一种转子动能与桨距角协调控制的组合调频方法,优化限功率状态下风电机组一次调频性能。设计风电机组一次调频曲线,并进行一次调频控制系统设计。搭建某2.0 MW双馈风电机组Bladed+Matlab联合仿真模型,进行一次调频全过程动态仿真,验证控制策略的正确性与有效性。在2.0 MW大容量机组上进行现场试验研究,试验结果支持理论分析和仿真结果。

摘要：当系统出现频率跌落时,变速抽蓄机组可大幅降低转速、迅速释放转子动能,从而为系统提供惯量支撑,但目前已有的调频方案未能有效发挥变速抽蓄机组的这一优势。为充分利用转子动能,提出一种考虑不对称转速边界约束的变速抽蓄机组综合惯量调频控制策略。首先,从变速抽蓄机组的有功支撑特性和不对称转速约束条件出发,得出适用于变速抽蓄机组的最优频率控制结构,该结构中包含两个时间常数不同的虚拟惯量控制环节。然后,分析各惯量控制环节的作用并整定相关参数。在此基础上,计及变速抽蓄机组运行特性与电力系统调频需求,设计了变速抽蓄机组不对称综合惯量控制策略,使得机组转速降低时可以为系统提供更大的惯量支撑。仿真结果表明,所提调频策略能够充分发挥变速抽蓄机组的优势,维持系统频率稳定。

摘要：风的不确定性会造成分布式风电机组输出功率波动,进而引起风电机组机端电压波动,影响配网末端电能质量。该文推导了两类风电机组有功波动受风速影响的传递函数,并进一步研究功率波动对机端电压波动的影响。基于分析结果,提出有功–无功联合的电压波动平抑控制策略,首先利用转子动能平抑有功波动以从源头上降低电压波动,再通过电压开环的分频段无功控制,分别降低机端电压的水平偏差和消除机端电压的动态偏差。仿真验证了所提控制策略的有效性和优越性。

摘要：风电参与频率响应是保障高风电渗透率电力系统频率稳定性的重要方案,但风电机组的转速恢复过程可能会导致系统出现频率二次跌落(FSD)。在分析风电机组利用转子动能参与频率响应过程、FSD产生机理以及影响FSD大小主要因素的基础上,考虑风电渗透率,提出一种风电机组频率响应控制策略以减小FSD。该策略基于综合惯量控制,对风电机组的频率支撑过程和转子转速恢复过程的有功功率参考值进行分阶段设计,动态调整风电机组的输出功率来减小FSD。最后,仿真结果验证了所提策略可以在不同风电渗透率电力系统中大幅减小FSD,改善电力系统的频率响应特性。