分频输电应用于深远海风电并网的技术经济性分析 被引量：78

1

作者 黄明煌 王秀丽 +3 位作者 刘沈全 王锡凡 孟永庆 叶荣 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期167-174,共8页

全球海上风电发展呈现大规模化、集群化及深远海化的特点。离岸距离大于100 km的大规模深远海风电的输电与并网方式成为海上风电发展和研究的热点方向。通过分析电缆等电气设备的传输极限和损耗,采用等年值法,综合考虑设备投资成本、维... 全球海上风电发展呈现大规模化、集群化及深远海化的特点。离岸距离大于100 km的大规模深远海风电的输电与并网方式成为海上风电发展和研究的热点方向。通过分析电缆等电气设备的传输极限和损耗,采用等年值法,综合考虑设备投资成本、维护成本、损耗费用及电缆选型,建立了系统的比较各种并网方式的技术经济评价方法。以某400 MW海上风电场为例,对高压交流输电技术、高压直流输电技术和分频输电系统3种并网方式进行技术经济分析。论证说明分频输电技术通过降低频率,既可提高电缆载流量,又显著降低了交流电缆中的充电电流,因此传输距离显著增加,表明分频输电技术在远距离、大规模深远海风电并网方面具有技术经济优势。 展开更多

关键词 深远海风电并网 高压交流 高压直流 分频输电系统 技术经济分析

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分频海上风电系统的技术经济分析 被引量：46

2

作者 王锡凡 刘沈全 +3 位作者 宋卓彦 宁联辉 王碧阳 路明 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期43-50,共8页

介绍了分频输电系统(FFTS)应用于海上风电的拓扑结构,并通过一个装机容量300 MW、离岸距离250km的算例,比较其与现有高压交流(HVAC)和高压直流(HVDC)并网方式的技术及经济优劣。FFTS通过降低输电频率(如50/3Hz),显著降低交流电缆中的充... 介绍了分频输电系统(FFTS)应用于海上风电的拓扑结构,并通过一个装机容量300 MW、离岸距离250km的算例,比较其与现有高压交流(HVAC)和高压直流(HVDC)并网方式的技术及经济优劣。FFTS通过降低输电频率(如50/3Hz),显著降低交流电缆中的充电电流,提升海底交流输电的效率与性能。结果表明,FFTS能满足算例的并网需求,且风电穿透率大于HVAC。算例中FFTS换流站的投资折算和年维护费用比HVDC少9 126万元,等年值比HVDC低7.28%。在算例的基础上,文中进一步给出了FFTS-HVDC临界经济距离—装机容量曲线,相对而言FFTS更适用于装机容量大、离岸近的风电场,对于300 MW风电场,二者的临界经济距离约为634km,远超已有和规划中的海上风电场的离岸距离。分析结果表明了分频海上风电系统所具有的应用潜力。 展开更多

关键词 海上风电 分频输电系统 风电并网 技术性 经济性 临界经济距离

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分频输电系统的可行性研究 被引量：29

3

作者 王锡凡 王秀丽 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 1995年第4期5-13,共9页

对分频输电系统的可行性和效率进行了研究，建立了分频输电系统的数学模型，并开发了高效率、高精度的求解算法。数字仿真结果表明分频电力方式可以大幅度提高传输功率，且具有较高的输电效率，是一种很有发展前景的输电方式。

关键词 输电系统 可行性 数字仿真 分频输电系统

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分频输电系统 被引量：20

4

作者 王锡凡 《中国电力》 CSCD 1995年第1期2-6,共5页

提出了一种全新的分频输电系统。该系统利用降低输电频率的方式减小输电系统的电抗，从而成倍地提高输电容量达到减少输电线路的回路数和出线走廊数的目的。文中讨论了分频输电系统的原理、结构，并与常规交流输电及直流输电进行了比较... 提出了一种全新的分频输电系统。该系统利用降低输电频率的方式减小输电系统的电抗，从而成倍地提高输电容量达到减少输电线路的回路数和出线走廊数的目的。文中讨论了分频输电系统的原理、结构，并与常规交流输电及直流输电进行了比较。此外，还提出了与分频输电有关的研究课题。 展开更多

关键词 电力系统 规划 分频输电系统

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分频输电系统的实验研究 被引量：16

5

作者 王锡凡 曹成军 周志超 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第12期6-11,共6页

分频输电是一种非常有竞争力的远距离输电方式。该文介绍了分频输电系统实验装置的构成和初步实验结果。该实验首次利用交-交变频器作为倍频器,将50/3Hz电能转换为50Hz电能向工频系统送电,成功地实现了一种新型(FACTS)柔性交流输电装置... 分频输电是一种非常有竞争力的远距离输电方式。该文介绍了分频输电系统实验装置的构成和初步实验结果。该实验首次利用交-交变频器作为倍频器,将50/3Hz电能转换为50Hz电能向工频系统送电,成功地实现了一种新型(FACTS)柔性交流输电装置。文中还介绍了分频系统和工频系统的并网情况,分析了分频输电系统实验的波形、效率、功率因数等相关数据。实验表明:对于一回1200km的500kV输电线路,利用分频输电系统可以使其输送能力达到2000MW,证明了这种新型FACTS装置的巨大应用潜力;分频输电在750kV及以下电压等级的实际工程中应用不存在技术上的困难。 展开更多

关键词 分频输电系统 实验研究 500KV输电线路 FACTS装置 750kV 输电方式 实验装置 电能转换 输电装置 系统实验 相关数据 功率因数 输送能力 应用潜力 电压等级 竞争力 倍频器 变频器 工频 并网

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适用于海上风电分频输电的模块化多电平矩阵变换器故障穿越控制策略 被引量：13

6

作者 孙玉巍 王童 +2 位作者 付超 郭锋 倪秋龙 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期19-30,共12页

作为海上风电分频输电(fractional frequency transmission system,FFTS)的重要装置,模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)的故障穿越是海上风电并网安全稳定运行的重要问题之一。为研究M3C故障穿越控制,... 作为海上风电分频输电(fractional frequency transmission system,FFTS)的重要装置,模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)的故障穿越是海上风电并网安全稳定运行的重要问题之一。为研究M3C故障穿越控制,首先基于M3C双dq坐标系下的数学模型和稳态控制策略,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模拟电网发生三相对称故障的情况,分析M3C的暂态特性,并提出故障穿越策略。通过改变M3C低频侧交流电压指令,迫使风电场根据自身低电压穿越策略减少输出功率,从而降低M3C传输的有功功率;M3C工频侧采取有功平衡优先、剩余最大无功输出的控制策略以支撑网侧跌落电压;且根据系统对有功无功功率的需求分为有功无功兼顾、有功优先、无功优先3种场景的控制方案。仿真结果表明,所提策略可以根据不同的控制需求提升M3C故障穿越的能力,保证M3C各子模块电容平均电压不超过阈值,无需额外卸荷电路和通信即可实现电网故障期间的安全穿越,同时有利于维持风机持续并网运行和电网电压的恢复。 展开更多

关键词 模块化多电平矩阵变换器 M3C 分频输电系统 FFTS 故障穿越控制 海上风电 功率控制

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分频海上风电系统的不对称故障穿越控制 被引量：8

7

作者 赵勃扬 王锡凡 +2 位作者 宁联辉 王秀丽 孟永庆 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期4589-4599,共11页

该文提出分频海上风电系统的不对称故障穿越控制策略。首先,介绍分频海上风电系统的基本结构与运行方式。其次,根据关键变频设备模块化多电平矩阵式换流器(modular multi-level matrix converter,M^(3)C)的数学模型,揭示电网电压不对称... 该文提出分频海上风电系统的不对称故障穿越控制策略。首先,介绍分频海上风电系统的基本结构与运行方式。其次,根据关键变频设备模块化多电平矩阵式换流器(modular multi-level matrix converter,M^(3)C)的数学模型,揭示电网电压不对称时M3C的运行特性,并提出分频海上风电系统的故障穿越控制策略。该策略在M3C双αβ0坐标变换控制的基础上,改进桥臂间均压控制策略,并引入M^(3)C-风电场联合电压–频率–功率下垂控制实现风电场减出力。最后,在MATLAB/Simulink中搭建分频海上风电系统电磁暂态仿真模型,对所提出的控制策略进行验证。仿真结果表明:提出的故障穿越控制策略能够在保证M3C运行安全的同时,满足风电场功率外送需求,实现风电场对工频系统的无功支撑目标。 展开更多

关键词 分频输电系统 模块化多电平矩阵式换流器 海上风电场 故障穿越

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分频输电系统实验初探 被引量：11

8

作者 王秀丽 王锡凡 +1 位作者 王建华 别朝红 《中国电力》 CSCD 1996年第6期33-36,共4页

利用电力系统动态模拟设备构成了一个简单的分频输电系统。将发电机转速降为额定转速的三分之一，发出５０／３Ｈｚ电力，将原升压变压器改接为三倍频变压器，在实验室条件下第一次实现了分频输电系统，初步验证了分频输电系统的可行性。

关键词 分频输电系统 动态模拟 输电线路

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分频输电系统的数字仿真研究 被引量：9

9

作者 王锡凡 王秀丽 《中国电力》 CSCD 1995年第3期8-12,21,共6页

对分频输电系统的稳态运行方式进行了理论分析和数字仿真计算，利用数字计算结果说明了分频输电及倍频变压器的工作机理。此外，还分析了倍频变压器的损耗及效率，确认了参考文献中关于倍频变压器效率可达９５％以上的论断。功角特性的... 对分频输电系统的稳态运行方式进行了理论分析和数字仿真计算，利用数字计算结果说明了分频输电及倍频变压器的工作机理。此外，还分析了倍频变压器的损耗及效率，确认了参考文献中关于倍频变压器效率可达９５％以上的论断。功角特性的仿真计算结果表明，倍频变压器可工作在反向功率情况下，即倍频变压器可用作分频变压器，从而大大扩展了分频输电方式的应用范围。 展开更多

关键词 输电系统 数字仿真 分频输电系统

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分频输电系统运行特性与控制策略综述 被引量：4

10

作者 王秀丽 段子越 +4 位作者 孟永庆 赵勃扬 张海涛 宁联辉 丁超 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3696-3707,共12页

在中国“碳达峰、碳中和”目标的驱动下,电力系统向着低碳清洁、高效智能的方向发展。当大规模可再生能源接入电力系统后,现有电力网络出现了传输能力不足的问题。分频输电系统采用较低频率输送电能,相比同电压等级的工频系统,其线路输... 在中国“碳达峰、碳中和”目标的驱动下,电力系统向着低碳清洁、高效智能的方向发展。当大规模可再生能源接入电力系统后,现有电力网络出现了传输能力不足的问题。分频输电系统采用较低频率输送电能,相比同电压等级的工频系统,其线路输送能力得到大幅度提升,目前已经在包含中远距离海上风电,“沙戈荒”偏远地区陆上风电、光伏发电和大规模水电输送等在内的可再生能源高效汇集送出领域受到广泛关注。为此,首先介绍了分频输电的基本原理并概述了核心变频设备的运行特性。在高比例可再生能源接入与高比例电力电子设备应用的“双高”背景下,进一步从系统稳态运行和故障穿越两个方面,综合阐述了“点对点”双端和多端互联分频输电系统的运行特性以及控制策略的典型设计方法。最后,就分频输电系统运行控制研究中需要进一步结合的输电频率经济性优选,小/大干扰系统稳定性分析和城市电网扩容改造等问题进行了展望。 展开更多

关键词 分频输电系统 模块化多电平 交交变频器 运行特性 控制策略 多端分频互联系统

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基于永磁直驱同步风电机组的分频海上风电系统控制策略 被引量：7

11

作者 宋卓彦 王锡凡 +3 位作者 陶伟龙 孟永庆 滕予非 宁联辉 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期27-33,共7页

海上风电经分频输电线路传输的研究近年来引起国内外的关注。由去除机端换流器的多台基于永磁直驱同步发电机(PMSG)的风电机组、海底电缆和交交变频器组成的分频海上风电系统,可通过线路末端的交交变频器控制PMSG的转速捕获风能,可节省... 海上风电经分频输电线路传输的研究近年来引起国内外的关注。由去除机端换流器的多台基于永磁直驱同步发电机(PMSG)的风电机组、海底电缆和交交变频器组成的分频海上风电系统,可通过线路末端的交交变频器控制PMSG的转速捕获风能,可节省初始投资和运行维护费用。考虑变压器和输电线路的影响后,推导出分频海上风电系统的准稳态模型,基于转子平均磁链定向给出多机矢量控制器的设计原理;从曲线拟合的角度,给出多机组运行频率的求解方法;以4台PMSG为例,搭建了分频海上风电系统仿真模型。结果表明采用多机矢量控制方法,在不同风速条件下,风电机组的转速均能够跟随指令值,并实现风能的最优捕获。 展开更多

关键词 风力发电 分频输电系统 永磁直驱发电机 矢量控制

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基于模块化多电平矩阵式换流器的分频输电系统低频侧阻抗建模及稳定性判别 被引量：6

12

作者 宁联辉 吴再驰 +3 位作者 王锡凡 王秀丽 仪力萌 林进钿 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期3720-3729,共10页

针对风电机组经分频输电并网系统低频侧稳定性判别的问题,该文采用阻抗分析方法,结合基于阻抗矩阵k-范数的稳定判据,实现了并网系统低频侧稳定性的快速判别。首先,基于模块化多电平矩阵式换流器(modular multilevel matrix converter,M... 针对风电机组经分频输电并网系统低频侧稳定性判别的问题,该文采用阻抗分析方法,结合基于阻抗矩阵k-范数的稳定判据,实现了并网系统低频侧稳定性的快速判别。首先,基于模块化多电平矩阵式换流器(modular multilevel matrix converter,M3C)的数学模型,针对M3C低频侧接风电机组并网这一典型场景设计了相应的无源控制器和对应的滤波电路,并对风电机组的模型进行了简化。其次,推导了M3C低频侧和风电机组的dq轴阻抗模型并利用扫频法验证了该文阻抗建模的正确性。然后,针对该系统低频侧稳定性设计了基于系统阻抗矩阵范数的快速判稳方法。最后,利用MATLAB对风电机组经分频输电并网系统低频侧的稳定性进行了判别并基于PSCAD仿真验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 分频输电系统 模块化多电平矩阵式换流器 低频侧阻抗建模 稳定性判别 矩阵范数

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基于平准化度电成本的海上风电分频输电系统经济性分析

13

作者 齐磊 李志川 +4 位作者 孙兆恒 肖石 王皓 李哲 陈娟 《浙江电力》 2024年第6期101-108,共8页

在海上风电大规模、中远化的新发展趋势下,对分频输电系统与其他输电系统的经济性进行了对比分析。基于分频输电系统全生命周期,建立了综合考虑初始资源投入、运行损耗、日常维护、废置处理和应缴税金的分频输电系统平准化度电成本经济... 在海上风电大规模、中远化的新发展趋势下,对分频输电系统与其他输电系统的经济性进行了对比分析。基于分频输电系统全生命周期,建立了综合考虑初始资源投入、运行损耗、日常维护、废置处理和应缴税金的分频输电系统平准化度电成本经济性评估模型。以某海上风电场为例,分析了分频输电的经济区间和多场景下经济性变化趋势,结果表明:对于500 MW海上风电场,其经济区间在80~250 km,经济区间较为稳定且在多场景下经济性均优于传统输电系统。 展开更多

关键词 海上风电 分频输电系统 平准化度电成本 全生命周期 经济区间

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面向模块化多电平矩阵变换器双基频电气耦合特性的动态相量建模方法 被引量：2

14

作者 李晶 王钢 +2 位作者 刘沈全 丁宇 李江慧 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3774-3783,共10页

模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)具有复杂的拓扑结构和双基频电气耦合特性,当前对于其双基频谐波耦合机理及影响缺乏有效的建模研究方法。针对上述问题,首先,考虑到分频系统频率的独立调节特性,提出... 模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)具有复杂的拓扑结构和双基频电气耦合特性,当前对于其双基频谐波耦合机理及影响缺乏有效的建模研究方法。针对上述问题,首先,考虑到分频系统频率的独立调节特性,提出一种基于2维Fourier变换理论的双基频动态相量方法,可实现任意双基频谐波在2个基频维度上的分解。其次,基于该框架建立了M3C内、外环控制模型,进而建立了计及闭环控制系统的M3C 3阶谐波截断动态相量模型和小信号模型。最后,基于MATLAB/Simulink环境,通过频率及功率各异的3个运行点开展仿真验证。研究结果表明,所建模型具有较高的精度,误差主要来源于模型未能覆盖的更高次谐波;同时,根据所建模型的动、稳态特性分析结果,进一步验证了所提建模方法的正确性。 展开更多

关键词 海上风电 分频输电系统 模块化多电平矩阵变换器 M3C 动态相量法 双基频电气耦合

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面向城市电网扩容改造的双端型柔性分频输电系统M^(3)C换流站建模与控制研究 被引量：5

15

作者 夏春 江俊涛 +2 位作者 胡守东 刘沈全 王秀丽 《浙江电力》 2021年第10期51-59,共9页

通过在线路两端设置变频装置,利用既有线路构建点对点的双端型分频输电系统,可以提升线路容量和输电效率、降低潮流变化引起的母线电压波动,是缓解城市电网容量不足的有效方法。围绕该场景下柔性分频输电系统M^(3)C(模块化多电平矩阵变... 通过在线路两端设置变频装置,利用既有线路构建点对点的双端型分频输电系统,可以提升线路容量和输电效率、降低潮流变化引起的母线电压波动,是缓解城市电网容量不足的有效方法。围绕该场景下柔性分频输电系统M^(3)C(模块化多电平矩阵变换器)换流站的建模与控制开展研究,建立双αβ0坐标系下M^(3)C的数学模型,提出基于双环结构的M^(3)C换流站控制系统总体架构及各个环节的控制策略,以及送端、受端变频站的协同控制方法。最后,通过仿真算例验证了所提控制策略的正确性和有效性。 展开更多

关键词 分频输电系统 模块化多电平矩阵变换器 换流站控制系统 新型输配电

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分频输电系统的研究 被引量：5

16

作者 王锡凡 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 1998年第2期34-38,共5页

总结了对新型输电方式——分频输电系统的研究情况。在理论分析、数字仿真、物理实验、经济效益比较等方面得出了有益的结论。研究表明分频输电系统易于实现，效益显著，是一种很有潜力的远距离大容量输电方式。

关键词 远距离输电 变频 输电线路 分频输电系统

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分频输电系统高频隔离型换流器拓扑与经济性研究 被引量：3

17

作者 段子越 孟永庆 +3 位作者 孔颖 闫书豪 张海涛 杨勇 《浙江电力》 2022年第1期71-79,共9页

带有电气隔离功能的高压大功率AC/AC换流器作为分频输电的关键设备,得到了越来越多的关注。基于模块化多电平技术,结合高频变压器和电压源型换流器模型,提出了一种高频隔离型模块化多电平换流器。建立了其在同步旋转dq坐标系下的数学模... 带有电气隔离功能的高压大功率AC/AC换流器作为分频输电的关键设备,得到了越来越多的关注。基于模块化多电平技术,结合高频变压器和电压源型换流器模型,提出了一种高频隔离型模块化多电平换流器。建立了其在同步旋转dq坐标系下的数学模型,并设计了基于电网电压前馈的解耦控制策略以及桥臂内均压控制策略,在相同工程背景下,对4种模块化多电平换流器方案的经济性指标进行了对比总结,证明了高频隔离型换流器在分频输电系统中体积小,经济成本低的优势。在MATLAB/Simulink环境中搭建了换流器双端并网仿真模型,并对换流器的运行性能进行了仿真验证。 展开更多

关键词 分频输电系统 交交换流器 高频隔离 海上风电

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考虑尾流效应的分频海上风电系统有功功率控制策略

18

作者 李强 汪成根 唐伟佳 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期373-381,共9页

为保证分频海上风电系统在每个分配周期内功率指令的准确、可靠响应,该文分析了尾流效应对风电机组有功调节能力和功率指令响应持续性的影响,提出了一种基于有功功率闭环的优化分配策略。在优化过程中引入尾流模型和闭环反馈控制。SimWi... 为保证分频海上风电系统在每个分配周期内功率指令的准确、可靠响应,该文分析了尾流效应对风电机组有功调节能力和功率指令响应持续性的影响,提出了一种基于有功功率闭环的优化分配策略。在优化过程中引入尾流模型和闭环反馈控制。SimWindFarm仿真结果显示,该文闭环控制方法和传统比例分配方法的结果比较:通过在优化模型中引入尾流模型,能够更准确地计算各台机组的有功调节能力,保证功率指令分配的合理性;设计了基于有功功率闭环的反馈控制器,能够及时地对机组出现的功率跌落做出调整,提高了分频海上风电系统功率指令响应的可靠性;能够更好地适应湍流风速变化场景,保证分频海上风电系统出力满足电网调度需求。 展开更多

关键词 尾流效应 海上风电系统 分频输电系统 闭环反馈控制 比例分配方法 有功调节 功率指令响应 功率跌落

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分频风电系统用于直驱式风机和双馈式风机对比 被引量：2

19

作者 孙博力 高桂革 曾宪文 《科技与创新》 2017年第13期151-153,共3页

分频输电系统是通过降低输电频率、提高输电容量来解决高压直流输电运送距离有限这一问题的一种新的输电方法。现在市场上主要有2种风机——直驱式风力发电机和双馈式风力发电机,分频输电系统可以用于这2种风机的海上风电并网。对比直... 分频输电系统是通过降低输电频率、提高输电容量来解决高压直流输电运送距离有限这一问题的一种新的输电方法。现在市场上主要有2种风机——直驱式风力发电机和双馈式风力发电机,分频输电系统可以用于这2种风机的海上风电并网。对比直驱式、双馈式风力发电机,将分频海上风电系统用于直驱式风机和双馈式风机,从经济性、风能利用和系统与风机的配合上进行对比,证明分频海上风电系统更适用于永磁直驱式风力发电机。 展开更多

关键词 分频输电系统 直驱式风力发电机 双馈式风力发电机 分频海上风电系统

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分频风电系统的控制策略研究 被引量：2

20

作者 孙博力 高桂革 曾宪文 《自动化仪表》 CAS 2017年第11期17-21,共5页

针对高压交流输电系统输电距离不足和高压直流输电系统投入成本过高的问题,提出了一种基于模块化多电平矩阵变换器(M3C)的分频输电(FFTS)系统。在不升高电压等级的条件下,通过降低远距离输电线路中交流电的频率来减小输电的电气距离,从... 针对高压交流输电系统输电距离不足和高压直流输电系统投入成本过高的问题,提出了一种基于模块化多电平矩阵变换器(M3C)的分频输电(FFTS)系统。在不升高电压等级的条件下,通过降低远距离输电线路中交流电的频率来减小输电的电气距离,从而提高输电功率,实现交流电远距离输电的目的。M3C是一种新型的电力电子变换器,具有可以在高压、大功率和低频条件下稳定运行的特点。提出了一种基于改进电压空间矢量法的M3C控制策略。采用H桥臂两端的电压代替输出端的有功功率,进行脉冲宽度调制PWM控制。根据直驱式风力发电机的最大功率跟踪原理和分频输电系统的频率特性,提出了一种分频输电系统的低频侧频率控制策略,即在追求最大功率的同时,保证输出频率控制在10~20 Hz。最后采用MATLAB/Simulink进行仿真,验证了这两种控制策略的有效性。 展开更多

关键词 分频输电系统 模块化多电平矩阵变换器 电容器 最大功率跟踪 电压空间矢量法

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