基于水-机-电联合模型的全功率变速抽蓄机组功率特性研究 被引量：1

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作者 栾一航 张远志 +2 位作者 庄凯勋 丁理杰 孙建军 《电工技术学报》 北大核心 2025年第3期730-743,共14页

全功率变速抽蓄机组(Full-power VSPS)以其优异的综合性能及逐渐降低的成本成为未来电网中应对新能源随机性与波动性的重要设备,但理论研究及工程实践中均存在对机组出力调节过程中功率特性及振荡机理认识不清的问题。对此,该文基于子... 全功率变速抽蓄机组(Full-power VSPS)以其优异的综合性能及逐渐降低的成本成为未来电网中应对新能源随机性与波动性的重要设备,但理论研究及工程实践中均存在对机组出力调节过程中功率特性及振荡机理认识不清的问题。对此,该文基于子模块建模的方法,搭建考虑复杂引水系统的全功率变速抽蓄机组水-机-电联合仿真模型,并提出基于过渡过程中单位转速-单位转矩轨线的机组功率特性分析方法。在此基础上,绘制了采用两种基本控制策略的机组在抽水及发电工况下的典型轨迹,根据其变化趋势得到了机组关键物理量的演变规律及转速反调等潜在运行风险,并进一步给出了这些风险的主要影响因素及对应的抑制策略。最后,结合仿真验证了所提方法及结论的正确性。该文可为全功率变速抽蓄机组功率特性的分析与优化提供模型与分析方法的参考。 展开更多

关键词 全功率变速抽蓄机组 水-机-电联合仿真 转速优先控制 功率优先控制 功率特性

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全功率型风电机组调频控制器的实用化辨识方法

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作者 金泳霖 晁璞璞 +4 位作者 刘志辉 张凯 张睿浩 崔浩瀚 李卫星 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期91-100,共10页

建立和实际调频响应特性一致的风电机组模型,是分析高比例新能源电力系统频率安全稳定的前提和基础。目前,针对风电机组涉频仿真建模的研究较少,多在调频控制器结构已知的前提下采用智能算法进行控制参数的辨识,缺乏通用性与工程实用性... 建立和实际调频响应特性一致的风电机组模型,是分析高比例新能源电力系统频率安全稳定的前提和基础。目前,针对风电机组涉频仿真建模的研究较少,多在调频控制器结构已知的前提下采用智能算法进行控制参数的辨识,缺乏通用性与工程实用性。首先,文中建立了能够涵盖国内主流型号全功率型风电机组的通用电磁暂态模型,并在此基础上,针对风电机组的可行调频控制策略,构建了包括超速减载控制、桨距角控制、虚拟惯量控制和下垂控制的全要素综合调频控制系统。然后,基于机组调频响应特性与调频控制策略/参数的对应关系,提出了采用机组实测频率响应特性曲线形态辨识调频控制器结构、采用机组实测频率响应特性曲线特征值辨识调频控制器参数的实用化辨识方法。最后,通过所提实用化调频控制器辨识方法建立的机组电磁暂态模型与厂家“黑盒”模型及现场试验的调频响应特性的对比,验证了所提调频控制器辨识方法的有效性。 展开更多

关键词 全功率型风电机组 电磁暂态建模 调频 控制结构辨识 控制参数辨识

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全功率变换风电机组的电压源控制(一):控制架构与弱电网运行稳定性分析 被引量：42

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作者 桑顺 张琛 +5 位作者 蔡旭 王长永 杨志千 艾斯卡尔 王晗 饶芳权 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第16期5604-5615,共12页

针对弱电网缺乏频率支撑能力以及引发接入风电机组振荡失稳的问题,该文给出全功率风电机组的一种电压源控制方法。网侧变换器根据直流侧电压的动态直接实现对电网的自主同步,省略了锁相环;机侧控制环路中附加惯量传递控制环路实现风电... 针对弱电网缺乏频率支撑能力以及引发接入风电机组振荡失稳的问题,该文给出全功率风电机组的一种电压源控制方法。网侧变换器根据直流侧电压的动态直接实现对电网的自主同步,省略了锁相环;机侧控制环路中附加惯量传递控制环路实现风电机组对电网的惯量响应功能。特征值分析结果表明,电压源控制下的全功率风电机组可在短路比为2的弱电网下稳定运行,加入惯量传递控制会降低风电机组弱电网运行的稳定性。为了便于致稳控制策略的设计,采用“复功率系数法”,从阻尼特性的角度揭示附加惯量传递控制降低风电机组弱电网运行稳定裕度的机理。在此基础上,分别提出在机侧变换器与网侧变换器增加阻尼的致稳控制策略,使电压源控制的全功率风电机组能够在短路比为2的弱电网下稳定运行,且同时具备较强的惯量响应能力。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,验证了控制方法的可行性以及理论分析的正确性。 展开更多

关键词 全功率风电机组 电压源控制 弱电网 稳定性分析 惯量响应

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电网短路故障引发的全功率风电机组频率失稳机理与控制方法 被引量：16

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作者 韩刚 张琛 蔡旭 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期2167-2175,共9页

电网故障期间全功率风电机组由于持续的电流控制作用存在与电网频率异步、失稳的风险。为分析频率失稳机理,建立全功率风电机组并网系统的非线性降阶模型。由于该模型具有与同步机暂态稳定模型相似的结构特征,因此自然引入了"类机... 电网故障期间全功率风电机组由于持续的电流控制作用存在与电网频率异步、失稳的风险。为分析频率失稳机理,建立全功率风电机组并网系统的非线性降阶模型。由于该模型具有与同步机暂态稳定模型相似的结构特征,因此自然引入了"类机械转矩"和"类同步转矩"等概念,并利用等面积法揭示由暂态"转矩"不平衡所导致的全功率机组频率失稳这一内在机制。定量分析锁相环带宽、风机端口到故障点电气距离等因素对频率稳定裕度的影响,得出锁相环带宽越小,风机端口到故障点电气距离越近,越利于频率稳定等研究结论。提出一种有功、无功电流时序控制方法,在确保全功率机组频率稳定的同时,可以向电网提供无功电流支撑以满足并网导则要求。最后在PSCAD/EMTDC仿真平台上验证了分析结论的正确性与控制方法的有效性。 展开更多

关键词 全功率风电机组 频率 锁相环 暂态 稳定性 电压源型变流器

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构网型全功率风电机组网侧变流器耦合分析及抑制策略 被引量：19

5

作者 谢震 杨曙昕 +2 位作者 代鹏程 杨淑英 张兴 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第14期3745-3758,3768,共15页

随着风力发电的高比例接入电网,全功率风电机组的稳定运行能力面临着挑战。传统的网侧变流器采用锁相环(PLL)同步策略,构网型全功率风电机组的网侧变流器则基于功率同步策略,利用直流电压的动态特性实现直流电压同步的构网型控制。由于... 随着风力发电的高比例接入电网,全功率风电机组的稳定运行能力面临着挑战。传统的网侧变流器采用锁相环(PLL)同步策略,构网型全功率风电机组的网侧变流器则基于功率同步策略,利用直流电压的动态特性实现直流电压同步的构网型控制。由于构网型控制存在功率耦合问题,无功通过耦合通道影响有功功率,进一步引起网侧直流电压的动态波动。该文针对网侧变流器构网型控制所存在的耦合问题,建立了直流电压-无功功率耦合模型,利用相对增益理论方法详细分析了系统参数对耦合效应的影响,并采用一种基于无功前馈的直流电压补偿方法,在实验中利用该方法可将由无功变化引起的直流电压动态超调降低81.8%。通过实验验证了理论分析的正确性及所提方法的有效性。 展开更多

关键词 全功率风电机组 网侧变流器 直流电压 耦合效应

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海上全功率风电机组精细化阻抗建模及机网侧耦合分析 被引量：18

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作者 薛涛 吕敬 +3 位作者 王凯 林鸿飞 王晗 蔡旭 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期4303-4318,共16页

全功率风电机组已成为海上风力发电机的主流机型,其动态特性对系统稳定性的影响逐渐凸显,存在引发实际工程宽频振荡的风险。该文基于模块化、多端口的频域建模方法,建立计及机侧系统动态的全功率风电机组交流侧精细化多入多出(multi-inp... 全功率风电机组已成为海上风力发电机的主流机型,其动态特性对系统稳定性的影响逐渐凸显,存在引发实际工程宽频振荡的风险。该文基于模块化、多端口的频域建模方法,建立计及机侧系统动态的全功率风电机组交流侧精细化多入多出(multi-inputmulti-output,MIMO)序阻抗模型。定义机网侧耦合度,量化分析全功率风电机组机网侧系统的耦合特性、影响因素及对并网稳定性的影响。研究表明,较快的机侧变流器电流内环和转矩外环会降低机网侧耦合度,使机侧系统更趋向功率源特性;忽略机侧系统动态会导致全功风电机组并网稳定性的分析结果存在误差;通过改变机网侧系统耦合度可改变机侧系统向网侧提供的阻尼,从而影响全功率风电机组并网的稳定性。 展开更多

关键词 海上风电 全功率风电机组 机侧系统 多入多出序阻抗 耦合特性

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电网故障期间全功率风电机组的暂态同步稳定控制策略 被引量：13

7

作者 曾平 张琛 李征 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第16期5935-5947,共13页

锁相环的非线性动力学行为可能会导致全功率风电机组在电网故障期间出现暂态同步稳定问题,而此类问题与故障后系统的平衡点及其性质密切相关。首先建立基于锁相环的非线性降阶模型,利用等面积法揭示电网故障期间网侧电压源型变流器暂态... 锁相环的非线性动力学行为可能会导致全功率风电机组在电网故障期间出现暂态同步稳定问题,而此类问题与故障后系统的平衡点及其性质密切相关。首先建立基于锁相环的非线性降阶模型,利用等面积法揭示电网故障期间网侧电压源型变流器暂态失稳的机理。分析系统的初始状态及故障状态下平衡点的暂态同步稳定性影响,并在此基础上,系统地提出电网故障期间有功、无功电流注入边界条件,从而形成3种不同目标导向的稳定控制策略。满足该边界条件的有功、无功电流注入,将能保证系统故障期间的暂态同步稳定性。最后在MATLAB/Simulink软件上搭建全功率风电机组的仿真模型,相关仿真案例验证了理论分析和所提基于电流注入边界限制的稳定控制策略的有效性。 展开更多

关键词 全功率风电机组 锁相环 暂态同步稳定性 电压源型变流器 等面积法 稳定控制

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基于反馈线性化与非线性扰动补偿的液压型风电机组有功功率控制研究 被引量：4

8

作者 陈立娟 吴蝶 +4 位作者 高伟 魏龙正 曹晟维 艾超 李景彬 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第23期2889-2897,共9页

液压型风电机组并网后不能直接发电,需要对有功功率进行控制,而风能具有随机性和波动性,导致该系统具有时变性和非线性,故需解决外部扰动下风机有功功率的精准控制。采用反馈线性化解决液压主传动系统非线性问题,采用非线性扰动观测器... 液压型风电机组并网后不能直接发电,需要对有功功率进行控制,而风能具有随机性和波动性,导致该系统具有时变性和非线性,故需解决外部扰动下风机有功功率的精准控制。采用反馈线性化解决液压主传动系统非线性问题,采用非线性扰动观测器快速精准观测外部扰动对系统输出功率的影响,设计了不匹配扰动下的有功功率补偿控制器,精确补偿扰动对系统输出功率的影响,最终得到了液压型风电机组有功功率控制策略。基于30 kV·A液压型风电机组半物理模拟实验平台,使机组输出有功功率能够精准跟随目标转速变化,有功功率绝对误差为±0.05 kW,稳态误差在3%~5%范围内。 展开更多

关键词 液压型风电机组 有功功率控制 非线性扰动观测器 不匹配扰动

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基于二极管整流单元的海上风电柔性低频送出系统黑启动策略 被引量：3

9

作者 黄莹 黄小威 +1 位作者 肖晃庆 刘涛 《高电压技术》 北大核心 2025年第1期346-355,I0039,共11页

在基于二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的海上风电柔性低频送出系统中,DRU无法向海上风电场传输有功功率,需要额外的黑启动电源为风电机组提供启动所需的初始能量。为此,提出了一种采用辅助换流器作为黑启动电源的海上风电柔... 在基于二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的海上风电柔性低频送出系统中,DRU无法向海上风电场传输有功功率,需要额外的黑启动电源为风电机组提供启动所需的初始能量。为此,提出了一种采用辅助换流器作为黑启动电源的海上风电柔性低频送出系统黑启动策略。首先,介绍了基于DRU的海上风电柔性低频送出系统的拓扑结构与风电机组稳态时的构网型控制策略。然后,基于上述控制策略设计了辅助换流器与风电机组的黑启动策略。在此基础上,分析了辅助换流器容量的选择方法。最后,在时域仿真软件PSCAD/EMTDC上搭建了相应的仿真模型,对系统的黑启动过程进行仿真,仿真中海上风电场所有电气量均能平稳达到正常运行前的状态。仿真结果表明,所提黑启动策略可以实现基于DRU的海上风电柔性低频送出系统的平滑启动。 展开更多

关键词 海上风电 低频交流输电 二极管整流单元 辅助换流器 构网型风电机组 黑启动

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考虑构网型风电频率响应的电力系统低频减载策略研究 被引量：3

10

作者 邹小明 李强 +2 位作者 汪成根 贾勇勇 汤奕 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1089-1095,共7页

大规模构网型风电机组并网会改变电力系统频率响应特性,而传统低频减载策略尚未计及构网型风电机组的影响,可能导致大功率缺额后的系统减载量不合理。文章提出一种考虑构网型风电频率响应的电力系统低频减载策略。首先,基于构网型风电... 大规模构网型风电机组并网会改变电力系统频率响应特性,而传统低频减载策略尚未计及构网型风电机组的影响,可能导致大功率缺额后的系统减载量不合理。文章提出一种考虑构网型风电频率响应的电力系统低频减载策略。首先,基于构网型风电虚拟惯量和一次调频控制模型,建立计及构网型风电频率响应的系统频率响应简化模型;其次,分析构网型风电的有功响应特性对系统不平衡功率量的影响,进而精细化估算用于指导电网多轮次减载的不平衡功率量,从而提出自适应低频减载实施策略;最后,通过算例分析,验证了文章所提低频减载策略的可行性和有效性。 展开更多

关键词 构网型风电机组 虚拟惯量 一次调频 功率缺额 低频减载

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基于构网型风电机组和二极管整流单元的海上风电场黑启动策略 被引量：16

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作者 金砚秋 张哲任 +3 位作者 吴宏远 裴星宇 陈建福 徐政 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3730-3740,共11页

基于构网型风电机组和二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的中远距离海上风电送出方案具有技术经济性优势。由于DRU必须在交流电压支撑下才能工作,并且其功率传输具有单向性,因此DRU或陆上电网均无法启动海上风电场。在这种情况... 基于构网型风电机组和二极管整流单元(diode rectifier unit,DRU)的中远距离海上风电送出方案具有技术经济性优势。由于DRU必须在交流电压支撑下才能工作,并且其功率传输具有单向性,因此DRU或陆上电网均无法启动海上风电场。在这种情况下,构网型风电机组可以作为海上风电场的黑启动电源。首先,介绍了2种构网型海上风电经DRU送出系统的拓扑。接着,阐明了构网型风电机组的结构和控制策略,分析了风电机组并网启动时的自同步过程。然后,研究了海上交流系统的无功功率平衡,提出了避免风电机组启动时无功功率过载的措施,在此基础上提出了海上风电场黑启动策略。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了中频构网型海上风电直流送出系统和低频构网型海上风电交流送出系统的电磁暂态仿真模型,对海上风电场黑启动过程进行仿真,风电场平稳启动的仿真结果验证了所提基于构网型风电机组的黑启动策略的有效性。 展开更多

关键词 构网型风电机组 二极管整流单元 海上风电场 黑启动策略 无功功率平衡 启动时序

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基于多相PMSG和三电平变流器的风电机组低电压穿越 被引量：9

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作者 曾翔君 张宏韬 +2 位作者 李迎 杨永兵 杨旭 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2012年第11期23-29,共7页

当前国内外对于风电机组的并网规范都要求电网发生电压跌落时风电机组能够保持不脱网运行以帮助电网故障恢复。针对一种新型的基于多相直驱永磁同步发电机(PMSG)和混合式三电平变流器的大功率直驱风电系统的低电压穿越技术进行了研究。... 当前国内外对于风电机组的并网规范都要求电网发生电压跌落时风电机组能够保持不脱网运行以帮助电网故障恢复。针对一种新型的基于多相直驱永磁同步发电机(PMSG)和混合式三电平变流器的大功率直驱风电系统的低电压穿越技术进行了研究。首先分析了电网故障对直驱风电系统带来的影响,然后给出了新型机组的低电压穿越策略,即通过改变电机侧和电网侧变流器的电流给定,配合发电机转速调节的方法来控制系统的能量传输,进而达到穿越故障的目的。最后建立了所提出的风电系统的时域模型,给出了不同电网故障情况下的仿真结果,验证了控制策略的可行性和有效性。 展开更多

关键词 低电压穿越 直驱风电机组 多相直驱永磁同步发电机 三电平全功率变流器 风力发电

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基于二极管不控整流单元的远海风电低频交流送出方案 被引量：37

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作者 唐英杰 张哲任 徐政 《中国电力》 CSCD 北大核心 2020年第7期44-54,168,共12页

远海风电场凭借其丰富稳定的风能资源成为未来风电发展的主要趋势。目前已投运的远海风电送出工程大多采用柔性直流输电技术,其投资成本较高。为此,提出一种基于二极管不控整流单元(diode rectifierunit,DRU)的远海风电低频交流送出方... 远海风电场凭借其丰富稳定的风能资源成为未来风电发展的主要趋势。目前已投运的远海风电送出工程大多采用柔性直流输电技术,其投资成本较高。为此,提出一种基于二极管不控整流单元(diode rectifierunit,DRU)的远海风电低频交流送出方案。该方案取消了海上换流器平台,采用DRU代替常规交–直–交变频器中的低频侧换流器,能够有效降低工程的投资成本和运行损耗。由于DRU不具备主动控制能力,提出适用于远海风电低频交流送出系统的风电机组控制策略,其中机侧换流器采用定直流电压控制,网侧换流器则在全局统一参考坐标系下同时实现最大功率跟踪控制和交流侧电压控制。最后,通过PSCAD/EMTDC进行算例仿真,对风电功率波动、陆上交流电网三相短路故障和海上交流电网三相短路故障等典型工况下的系统响应特性进行研究,验证所提方案的可行性。 展开更多

关键词 远海风电 二极管不控整流单元 低频交流输电系统 全功率换流器型风电机组 全局统一参考坐标系

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