基于Middlebrook的舰船电力电子化推进系统的稳定性分析和控制器参数优化方法

1

作者 徐成虎 李维波 +2 位作者 张浩 彭智明 方华亮 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期232-240,共9页

[目的]针对电力电子化装置占比增长的舰船直流推进系统的稳定性问题,提出基于Middlebrook的稳定性分析和控制器参数优化方法。[方法]首先,基于Middlebrook阻抗比稳定性判据,通过系统模型简化、非线性系统的线性化处理以及三相交流系统d... [目的]针对电力电子化装置占比增长的舰船直流推进系统的稳定性问题,提出基于Middlebrook的稳定性分析和控制器参数优化方法。[方法]首先,基于Middlebrook阻抗比稳定性判据,通过系统模型简化、非线性系统的线性化处理以及三相交流系统dq变换等,推演建立直流母线小信号输出阻抗、逆变器与电机的小信号输入阻抗模型;然后,通过粒子群算法优化控制器参数,在确保系统稳定的条件下最大限度地降低支撑电容取值;最后,搭建舰船直流推进系统仿真模型,开展支撑电容与直流母线的等效电阻和等效电感对系统稳定性影响的仿真分析。[结果]仿真结果表明:通过粒子群算法优化控制器参数之后,明显提高了系统稳定裕度,进而降低了支撑电容取值,这将有利于缩减舰船直流推进系统变流器整体尺寸。[结论]研究成果可为电力电子化占比增长的综合电力系统电压振荡及其抑制研究提供参考。 展开更多

关键词 电力电子化装置 舰船直流推进 稳定性分析 Middlebrook判据 小信号模型 支撑电容 粒子群算法 船舶推进系统

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基于虚拟直流电容的并网变换器虚拟同步发电机控制策略

2

作者 刘潇奎 段善旭 +2 位作者 何汰航 白晨曦 陈昌松 《高电压技术》 北大核心 2025年第12期6063-6072,I0025,I0026,共12页

随着可再生能源渗透率的不断提高,直流微电网(DC microgrids,DCMG)与交流电网连接的并网变换器(grid-connected converter,GCC)需要具备构网能力。然而,现有的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制缺乏与直流侧的协调... 随着可再生能源渗透率的不断提高,直流微电网(DC microgrids,DCMG)与交流电网连接的并网变换器(grid-connected converter,GCC)需要具备构网能力。然而,现有的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制缺乏与直流侧的协调,这可能会导致可再生能源利用率降低或直流电压崩溃。该文分析了直流惯量与交流惯量之间的定量关系,针对直流电容惯量有限的问题,提出了一种基于虚拟直流电容的VSG控制策略,能够使DCMG为交流电网提供相当于传统同步发电机惯性时间常数的虚拟惯量。所提出的VSG控制策略还能够有效协调直流电压控制,仿真与实验结果验证了所提控制策略的功能和有效性。 展开更多

关键词 直流微电网 直流电压控制 虚拟同步发电机 惯量支撑 虚拟直流电容

原文传递

基于神经网络的支撑电容在线监测技术研究

3

作者 郭燕辉 李好 +1 位作者 罗敏 陈杰 《电气传动》 2025年第12期3-8,共6页

在电力电子器件中,支撑电容是非常重要的部件。为了确保系统的安全性,对电容的状态监测显得尤为重要。采用神经网络的方法,通过对控制策略和电路拓扑结构参数的相关性进行分析,确定了神经网络的两个输入变量和一个输出变量,再通过BP神... 在电力电子器件中,支撑电容是非常重要的部件。为了确保系统的安全性,对电容的状态监测显得尤为重要。采用神经网络的方法,通过对控制策略和电路拓扑结构参数的相关性进行分析,确定了神经网络的两个输入变量和一个输出变量,再通过BP神经网络进行训练,并将训练模型导入Simulink仿真软件,以验证理论的正确性和监测结果的准确性,最后通过搭建实验平台进行实验,验证了该方案的正确性。研究结果表明:与以往的方案相比,所提方案可以在不增加系统复杂度的情况下能够实现电容容值的在线监测。 展开更多

关键词 状态监测 神经网络 支撑电容 整流变换器

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MMC电容能量对交流系统惯量支撑能力分析

4

作者 林钧杰 张浩博 +1 位作者 向往 文劲宇 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第8期118-128,共11页

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统具有利用子模块电容储能支撑交流电网惯量的潜力,但现有研究普遍认为柔性直流系统提供的惯量受限于其储能时间常数,相较于同步电机效果微弱,缺乏衡量其支撑强度的定量化指标。针对以上问题,基... 基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统具有利用子模块电容储能支撑交流电网惯量的潜力,但现有研究普遍认为柔性直流系统提供的惯量受限于其储能时间常数,相较于同步电机效果微弱,缺乏衡量其支撑强度的定量化指标。针对以上问题,基于柔性直流输电系统的频率响应模型,提出单柔性直流换流站对交流系统惯量支撑的定量分析方法,提出柔性直流等效惯性常数作为衡量指标。分析了不同控制策略的支撑功率来源和支撑效果,计算了不同控制策略下等效惯性常数大小。将理论进一步推广至多端柔性直流系统,修正所提等效惯性常数使其适用于多端系统,探讨随着端数和电容总储能的增加带来的支撑强度提升。在PSCAD环境下搭建了三端柔性直流电网仿真模型,仿真结果验证了所提定量分析方法的有效性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 电容能量 频率响应 惯量 支撑强度

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牵引逆变电路支撑电容电流在线监测技术研究

5

作者 王梦谦 张旭浩 +1 位作者 任晓辉 李镇宇 《铁道车辆》 2025年第5期81-86,共6页

轨道交通牵引系统支撑电容多为金属薄膜电容类型,作为牵引逆变器关键部件,长期工作在高频充、放电模式。随着使用年限增长,支撑电容失效会引发牵引系统停机甚至损毁,给运营公司带来巨大负面影响。随着牵引逆变器模块化水平的不断提高,I... 轨道交通牵引系统支撑电容多为金属薄膜电容类型,作为牵引逆变器关键部件,长期工作在高频充、放电模式。随着使用年限增长,支撑电容失效会引发牵引系统停机甚至损毁,给运营公司带来巨大负面影响。随着牵引逆变器模块化水平的不断提高,IGBT功率模块、支撑电容加叠层母排的集成化设计已获得业界的广泛认可,但此结构难以安装支撑电容电流传感器。电流作为支撑电容的关键应力参数,如何实现其在线状态监测,已成为当前研究的热点。文章基于牵引逆变器SVPWM空间矢量调制原理,应用牵引逆变器输出相电流、直流侧母线电流、IGBT功率模块开关状态等信息,实现支撑电容电流在线重构,并通过MATLAB仿真模型实现了技术验证。最终搭建SiC功率器件牵引逆变器试验台,用柔性电流环采集牵引逆变器支撑电容电流,与仿真波形进行对比分析,验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 牵引系统 牵引逆变器 支撑电容 开关状态 电流重构

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三相VSI直流侧电容电压脉动分析与设计

6

作者 赵东生 刘伟 +1 位作者 王利龙 高洪健 《电力电子技术》 2025年第11期104-109,共6页

本文针对三相电压源逆变器(VSI)在不同调制策略下的电能质量特性与直流侧支撑电容优化设计方法展开理论分析与实验验证。首先通过对比研究正弦脉宽调制(SPWM)、3次谐波注入调制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)3种典型控制方式,揭示了直流母... 本文针对三相电压源逆变器(VSI)在不同调制策略下的电能质量特性与直流侧支撑电容优化设计方法展开理论分析与实验验证。首先通过对比研究正弦脉宽调制(SPWM)、3次谐波注入调制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)3种典型控制方式,揭示了直流母线输入电流谐波能量主要集中于开关频率及其倍频的边带区域频谱分布规律。然后基于开关周期内电压脉动的动态分析,推导出支撑电容电压波动的时域解析模型,并据此建立了面向多调制策略的电容参数优化设计准则。最后通过100 kVA样机实验验证了本文理论分析与参数设计的正确性。 展开更多

关键词 逆变器 直流侧支撑电容 输入电流 电压脉动

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HVDC用斜撑塔电力电容器组加工和安装方法研究

7

作者 杨结春 龙玉萍 +3 位作者 秦华忠 蒋利军 黄桂发 王义 《电力电容器与无功补偿》 2025年第1期1-6,共6页

斜撑塔电力电容器组具有重心稳定、抗震性能高等优点,在HVDC中广泛应用。本文介绍了一种HVDC用斜撑塔电力电容器组加工和安装方法,针对斜撑塔电力电容器组的结构特点,通过对斜支座的加工方法、斜撑塔结构的加工装配方法以及斜撑塔电容... 斜撑塔电力电容器组具有重心稳定、抗震性能高等优点,在HVDC中广泛应用。本文介绍了一种HVDC用斜撑塔电力电容器组加工和安装方法,针对斜撑塔电力电容器组的结构特点,通过对斜支座的加工方法、斜撑塔结构的加工装配方法以及斜撑塔电容器组现场安装方法的研究,解决了斜撑塔电力电容器组加工和安装过程中的问题和困难,提高了加工和安装工作效率和准确率。工程应用证明,该方法能使斜撑塔电力电容器组生产加工和现场安装更为简单、方便和高效。 展开更多

关键词 HVDC 电力电容器组 斜撑塔 加工制造 方法

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基于子模块电容电压平均值的构网型MMC同步控制及惯量支撑方法

8

作者 李兰芳 李奇南 王子莹 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第7期138-147,共10页

在构网型模块化多电平柔性直流输电系统中,既有的控制方法难以实现定直流电压换流站对交流系统的构网支撑能力。针对该问题,在分析子模块电容电压与直流电压解耦特性的基础上,基于子模块电容电压算数平均值,提出了改进的变流器同步控制... 在构网型模块化多电平柔性直流输电系统中,既有的控制方法难以实现定直流电压换流站对交流系统的构网支撑能力。针对该问题,在分析子模块电容电压与直流电压解耦特性的基础上,基于子模块电容电压算数平均值,提出了改进的变流器同步控制和惯量支撑方法。通过在子模块电容电压控制环路引入超前校正环节,提出了基于比例微分调节器的电容电压外环控制策略及参数设计方法以兼顾调节时间与超调;提出了基于电容电压-频率附加下垂控制以提高变流器对交流系统的惯量支撑能力。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,当受端系统相位、频率等发生变化时,所提方法可改善变流器对受端系统的惯量支撑能力及同步稳定性。 展开更多

关键词 模块化多电平变流器 柔性直流输电 子模块电容电压 同步方法 惯量支撑 构网型控制 解耦特性

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牵引变流器中支撑电容器研究 被引量：20

9

作者 陈燕平 忻力 李中浩 《铁道机车车辆》 北大核心 2011年第2期76-81,共6页

为牵引变流器中支撑电容器的参数选择提供了理论依据。首先以脉冲整流器为例对支撑电容器参数计算原理进行了详细推导,并采用仿真方法进行了验证,对5种常用支撑电容器选型方法进行了归纳,5种方法分别为电路分析计算法、仿真法、估算法... 为牵引变流器中支撑电容器的参数选择提供了理论依据。首先以脉冲整流器为例对支撑电容器参数计算原理进行了详细推导,并采用仿真方法进行了验证,对5种常用支撑电容器选型方法进行了归纳,5种方法分别为电路分析计算法、仿真法、估算法、能量计算法、试验验证法。 展开更多

关键词 牵引变流器 支撑电容器 脉冲整流器 二次谐波电路

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三电平多相H桥变频器支撑电容电流抑制方法 被引量：6

10

作者 胡亮灯 肖飞 +3 位作者 辛子越 吴文捷 楼徐杰 蒋林飞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第18期6766-6776,共11页

目前对支撑电容电流抑制的研究尚不充分,而电容电流有效抑制可减少支撑电容体积,延长电容寿命,对设备尺寸、可靠性有严格要求的船舶应用场合尤为重要。为此,针对共直流母线三电平五相H桥推进变频器,首先推导载波移相前后推进变频器直流... 目前对支撑电容电流抑制的研究尚不充分,而电容电流有效抑制可减少支撑电容体积,延长电容寿命,对设备尺寸、可靠性有严格要求的船舶应用场合尤为重要。为此,针对共直流母线三电平五相H桥推进变频器,首先推导载波移相前后推进变频器直流输入电流表达式,并予以理论计算与仿真校核;其次,提出一种可表征不同载波移相角下电流谐波抑制性能评估函数,并得到不同载波移相角下电流谐波抑制性能曲线,结果表明,通过理论计算的载波移相角可实现推进变频器电容电流最优抑制。最后,仿真和试验验证本文所提方法的正确性、有效性。所提方法为在不增加硬件条件下的三电平多相H桥推进变频器支撑电容优化设计提供一种解决思路。 展开更多

关键词 三电平H桥 变频器 支撑电容 共直流母线 载波移相 电流抑制 最优值

原文传递

一种小波变换和支持向量机相结合的配电网电容器投切扰动源定位方法 被引量：7

11

作者 戴铭 何正友 +1 位作者 赵静 贾勇 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期198-204,共7页

提出一种小波变换和支持向量机(support vector machine,SVM)相结合的配电网电容器投切扰动源定位方法。该算法使用小波变换对电容器投切产生的暂态扰动信号进行分析,提取扰动能量和扰动持续时间2个特征量作为SVM分类器的输入,以识别扰... 提出一种小波变换和支持向量机(support vector machine,SVM)相结合的配电网电容器投切扰动源定位方法。该算法使用小波变换对电容器投切产生的暂态扰动信号进行分析,提取扰动能量和扰动持续时间2个特征量作为SVM分类器的输入,以识别扰动,实现投切电容器的自动定位。基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立典型10kV配网模型,并选取3个不同位置的电容器进行投切操作,仿真电容器投切产生的暂态扰动。以改变电容器投入时间得到的不同投切事件作为算法样本进行了仿真分析。结果表明,所提算法定位电容器投切扰动源的准确率可达99.17%。 展开更多

关键词 电能质量 电容器投切扰动源 小波变换 支持向量机

原文传递

单相APF谐波补偿电流对直流侧电压和电流纹波的影响分析 被引量：2

12

作者 同向前 杨树德 张敬民 《电力电容器与无功补偿》 北大核心 2016年第6期24-28,39,共6页

单相有源电力滤波器输出谐波补偿电流时,存在直流电压波动大、直流支撑电容器纹波电流大的特点,影响了电容器以及滤波器的使用寿命。本文根据有源滤波器的等值电路和交直流侧电压电流变换原理,建立了直流电压波动分量和电容器纹波电流... 单相有源电力滤波器输出谐波补偿电流时,存在直流电压波动大、直流支撑电容器纹波电流大的特点,影响了电容器以及滤波器的使用寿命。本文根据有源滤波器的等值电路和交直流侧电压电流变换原理,建立了直流电压波动分量和电容器纹波电流与谐波补偿电流之间的解析关系式,揭示了滤波器补偿电流对直流电压波动和纹波电流的影响规律,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性,最后给出了直流支撑电容器的选择建议。 展开更多

关键词 单相有源电力滤波器 直流电压波动 纹波电流 直流支撑电容器

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PWM整流器中支撑电容的研究 被引量：1

13

作者 王建良 吴冰 《电气传动》 北大核心 2006年第6期37-39,共3页

随着电力电子技术的发展以及人们对电路中谐波危害的认识,PWM整流技术以其功率因数高,对电网产生的谐波冲击小而得到了迅猛的发展。但以往对电路中的关键部件———支撑电容选取的研究不是很充分,使得支撑电容的选取具有一定的盲目性。... 随着电力电子技术的发展以及人们对电路中谐波危害的认识,PWM整流技术以其功率因数高,对电网产生的谐波冲击小而得到了迅猛的发展。但以往对电路中的关键部件———支撑电容选取的研究不是很充分,使得支撑电容的选取具有一定的盲目性。从电路的功率传递关系出发,得到了支撑电容的一种计算公式,并通过仿真验证了此公式的正确性。 展开更多

关键词 脉宽调制 整流器 支撑电容值

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湿敏电容器的温度补偿方法研究 被引量：2

14

作者 叶小岭 廖俊玲 孙宁 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第6期70-72,76,共4页

为了精确辨识湿敏电容器的温度补偿模型,减小系统测量误差,分析了湿敏电容器的温度补偿原理,提出了一种基于改进的遗传算法(GA)和支持向量机(SVM)相结合的补偿算法。基于湿敏电容器,建立了GA-SVM补偿模型,并与BP神经网络方法进行了比较... 为了精确辨识湿敏电容器的温度补偿模型,减小系统测量误差,分析了湿敏电容器的温度补偿原理,提出了一种基于改进的遗传算法(GA)和支持向量机(SVM)相结合的补偿算法。基于湿敏电容器,建立了GA-SVM补偿模型,并与BP神经网络方法进行了比较。共144个样本点,经过补偿后GA-SVM和BP模型的相对误差绝对值小于3%的个数分别为143,110;最大分别为0.34%,19.68%。结果表明:改进的GA-SVM算法有效地补偿了温度影响,提高了湿敏电容器的测量精度,同时该算法的逼近能力和泛化能力均要优于BP神经网络。因此,该方法用于湿度传感器温度补偿是有效可行的。 展开更多

关键词 湿敏电容器 支持向量机 遗传算法 温度补偿

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基于SVM构造的FLANN数据融合方法在CPS修正中的应用 被引量：2

15

作者 杨世元 董华 吴德会 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期621-625,共5页

在对常规函数链接型神经网络(FLANN)构造方法的认识基础上,讨论了一种基于支持向量机(SVM)技术的FLANN构造新方法,并利用该方法对实际的电容压力传感器(CPS)系统进行非线性修正及温度补偿。先将SVM的拓扑结构与常规FLANN结构进行比较,... 在对常规函数链接型神经网络(FLANN)构造方法的认识基础上,讨论了一种基于支持向量机(SVM)技术的FLANN构造新方法,并利用该方法对实际的电容压力传感器(CPS)系统进行非线性修正及温度补偿。先将SVM的拓扑结构与常规FLANN结构进行比较,确定两者的等价性。因此,可通过SVM求解二次规划问题来实现FLANN结构的唯一优化。用常规FLANN方法在同样条件下进行对比实验,实验结果表明用该方法构造的FLANN具有结果唯一、结构简单、全局优化等特点,特别是在实验数据较少的小样本条件下仍然具有更高的鲁棒性和修正精度。 展开更多

关键词 函数链接型神经网络 支持向量机 电容压力传感器 小样本 修正

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基于超级电容器的电梯后备电源系统设计 被引量：2

16

作者 文方 杨盛毅 《现代建筑电气》 2010年第12期30-33,37,共5页

超级电容器具有优良的电气性能,利用其电能储存特性可构成电梯混合动力系统中的新型备用电源。对基于超级电容器的电梯后备电源设计进行了研究,建立了试验装置。试验结果表明,该系统构建成本低,运行安全可靠,无环境污染,基本不需维护保... 超级电容器具有优良的电气性能,利用其电能储存特性可构成电梯混合动力系统中的新型备用电源。对基于超级电容器的电梯后备电源设计进行了研究,建立了试验装置。试验结果表明,该系统构建成本低,运行安全可靠,无环境污染,基本不需维护保养,是高层建筑电梯安全运行后备电源的理想替代装置。 展开更多

关键词 超级电容器 电梯 后备电源

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HXD1型机车变流器中的直流支撑电容 被引量：4

17

作者 陈湘令 《电气技术》 2011年第12期77-79,共3页

HXD1型交流机车直流中间回路起着衔接整流和逆变两个环节的作用,其支撑电容不但能稳压、滤波,还能给交流电机负载提供无功功率。本文简单介绍了HXD1型变流器中直流支撑电容的作用、容量的取值、联接方式及放电检测方法。为更深入地研究... HXD1型交流机车直流中间回路起着衔接整流和逆变两个环节的作用,其支撑电容不但能稳压、滤波,还能给交流电机负载提供无功功率。本文简单介绍了HXD1型变流器中直流支撑电容的作用、容量的取值、联接方式及放电检测方法。为更深入地研究牵引变流器中的直流支撑电容提供一种了解途径。 展开更多

关键词 HXD1型机车 变流器 直流支撑电容

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中频电源并网运行直流支撑电容安全性研究

18

作者 聂世雄 聂子玲 +1 位作者 朱俊杰 李振 《电气传动》 北大核心 2012年第9期37-41,共5页

中频电压源型逆变器并联运行时,IGBT内部并联二极管在逆变器启动前实际上做整流器运行,直流支撑电容有可能在充电过程中损坏。对比工频逆变器,分析了中频逆变器并联的特点,建立了系统简化模型,从理论上分析了并联电抗,直流电压利用率与... 中频电压源型逆变器并联运行时,IGBT内部并联二极管在逆变器启动前实际上做整流器运行,直流支撑电容有可能在充电过程中损坏。对比工频逆变器,分析了中频逆变器并联的特点,建立了系统简化模型,从理论上分析了并联电抗,直流电压利用率与滤波电容对直流支撑电容安全的影响,并通过Simulink仿真模型对理论分析进行验证,最后提出了保护支撑电容的措施。 展开更多

关键词 中频逆变器并联 反向整流 支撑电容 安全

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新能源储能微电网惯量支撑性能研究 被引量：5

19

作者 卢军 杨沛豪 何凯琳 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期182-191,共10页

针对传统虚拟惯量控制无法在频率恢复阶段使直流母线电压恢复至额定的问题,提出1种采用高通滤波器的虚拟惯量控制方法。MATLAB/Simulink仿真结果表明,直流母线电压变化可以反应微电网实时频率,新型虚拟惯量控制策略可以保证频率变化全... 针对传统虚拟惯量控制无法在频率恢复阶段使直流母线电压恢复至额定的问题,提出1种采用高通滤波器的虚拟惯量控制方法。MATLAB/Simulink仿真结果表明,直流母线电压变化可以反应微电网实时频率,新型虚拟惯量控制策略可以保证频率变化全过程稳定,在频率恢复阶段减小虚拟惯量加快频率恢复,为后续频率调节提供充足时间裕度。高通滤波器虚拟惯量控制方法可以使直流母线电压恢复至初值,在不改变超级电容储能惯量支撑的基础上,使新能源储能微电网保持直流母线电压稳定。 展开更多

关键词 新能源储能微电网 超级电容 惯量支撑 虚拟惯量 高通滤波器

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风电机组故障穿越与频率调节风储联合控制策略研究 被引量：29

20

作者 颜湘武 王德胜 +2 位作者 隗小雪 贾焦心 李铁成 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第17期5911-5922,共12页

风电场因故障切机脱网频繁导致大停电事故,暴露出风电机组在故障穿越以及主动调频两方面能力的不足,但少有文献同时兼顾这两种需求进行综合研究分析。文中针对直驱风电机组,在故障穿越与频率调节的原理和需求分析基础上,提出一种基于旋... 风电场因故障切机脱网频繁导致大停电事故,暴露出风电机组在故障穿越以及主动调频两方面能力的不足,但少有文献同时兼顾这两种需求进行综合研究分析。文中针对直驱风电机组,在故障穿越与频率调节的原理和需求分析基础上,提出一种基于旋转备用加直流侧储能的风储联合控制策略,利用风轮机机械动能提供虚拟惯量支撑,超级电容储能实现一次调频和故障穿越;并依据行业标准,定量分析故障和扰动期间的功率调节公式及参数设计,通过逻辑控制原则实现多运行模式切换。该策略在只增加储能的基础上,带来了机组多方面的性能提升:保证了高/低电压穿越期间的有功平衡,满足优先向电网提供动态无功以支撑电压恢复;同时有效解决了传统调频策略中频率的二次跌落、预留备用的电能浪费,调节裕度不足等问题,从而整体上提升风机运行稳定性和经济性。通过仿真系统验证策略的优良特性。 展开更多

关键词 故障穿越 无功支撑 虚拟惯量 一次调频 超级电容

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