电网故障下双馈风力发电机组的控制策略研究

双馈风力发电机(DFIG)系统变流器仅对发电机的转差功率进行变换,因此它比同容量直驱风力发电机的变流器容量小很多,但这使得它对电网故障的抵御能力较弱.本文针对双馈风力发电系统在电网故障下的控制策略进行研究.在电网故障时,DFIG系统的控制包括阻止风轮过速进行的桨距角控制和功率变流器在电网故障期间和之后的保护和电网电压支持控制.为了在电网故障期间提高DFIG电网电压支持能力,在正常运行时的DFIG控制结构基础上加入了另一控制级.这个控制级包括阻尼控制器、转子侧变流器、电压控制器和网侧变流器无功补偿器.仿真结果证明了所提出方案的可行性.     

基于PSCAD的双馈风电机组低压穿越控制策略

随着风电机组装机容量的不断增加,风电场并网规范对风电机组的运行要求越来越严格,要求具有外部电网故障下不脱网运行（低压穿越）的能力.为了研究双馈风电机组（DFIG）在低压穿越控制策略的优化方面提供有效的动态仿真与分析平台,并克服Matlab/Simulink仿真环境下所建模型在动态性能方面存在的不足,采用PSCAD仿真软件建立了双馈风电系统的动态仿真模型.通过分析电网对称故障时DFIG的暂态特性,并对转子电流与定子磁链的关系分析得出涉及定子磁链动态过程的改进矢量控制方案,配合转子侧Crowbar保护电路,并对网侧变流器进行有功和无功功率的解耦控制,从而使得电网对称故障时转子过电流、直流母线电压和转矩剧烈波动的情况得到了解决.     

风电场无功电压控制研究

目的研究双馈感应发电机的无功发生极限,采用一种风场控制策略实现接入点电压达到控制的目标值,以实现风场内的协调控制.方法双馈感应风机机组作为主要无功源,以双馈风机风电系统的功率关系为基础,把并网点电压调节作为目标同时考虑到各机组机端电压的协调控制策略.按照机端电压近似相等的原则来整定各台机组的无功出力,针对所采用的策略应用PSAT仿真软件搭建风场模型并进行了仿真.结果优先控制风电机组进行无功功率调节,降低风电功率波动,仿真结果验证了策略的正确性和有效性.结论充分发挥双馈风机作为风电场的元素组成部分的调压能力,提高风电机组对系统正常电压波动的适应性,并且减少了无功补偿设备的无功输出,实现了快速调节.     

Crowbar和Chopper保护对双馈风机低电压穿越的影响分析

针对在电网低电压故障期间,双馈风力发电机因硬件保护出现离网问题,研究基于Crowbar阻值和增加Chopper保护电路对DFIG的影响。首先,在转子交流侧采用主动型Crowbar电路,可保护转子侧变流器减少暂态冲击电流的影响,直流侧配备卸荷(Chopper)电路,可在暂态过程中维持直流侧电压稳定;其次,在分析电网电压跌落过程中双馈风机的暂态特性基础上,采用基于定子电网电压定向的控制策略,合理的选取Crowbar阻值范围,并分析Crowbar和Chopper投切时刻对双馈风力发电机安全低穿的影响,在MATLAB/Simulink仿真平台中建立1.5 MW双馈风力发电机组模型,验证了Crowbar和Chopper保护电路的有效性。     

双馈电机在升降机中的应用与控制分析

针对升降机节能问题,提出一种将双馈电机作为曳引机应用于升降机系统的方案,采用双PWM换流器对双馈电机转子进行交流励磁,不仅可调节定子侧功率因数,实现无极调速,还可将消耗在转子电阻上的电能回馈电网.在已有双馈异步电机数学模型的基础上确定了机侧变流器定子磁链定向的矢量控制策略,通过软件仿真验证功率流.在与传统VVVF调速式的升降机的能耗进行比较中,结果表明本方案具有可行性及良好的节能效益.     

双馈风力发电机低电压穿越无功支持能力研究

从电网的友好性出发,分析了双馈发电机(DFIG)的运行状态、无功能力、以及无功功率极限,从无功支持的角度研究了双馈风力发电机组的低电压穿越(LVRT)能力。重点研究当电网电压发生跌落时,DFIG在各种运行状态下向电网提供无功功率的能力,根据仿真数据作出了具体的分析和判断,从一个全新的角度研究了风力发电系统的低电压穿越能力和电网的稳定能力。     

双馈风电机组在电网对称故障下低压穿越仿真

以双馈式风力发电机（DFIG）为主体的大型风力发电机组在电网中所占的比例快速提高,为了确保风电接入电力系统运行的可靠性、安全性与稳定性,电力系统对并网风力发电机在电网故障,特别是电网电压骤降故障下的低压运行能力提出了更高的要求。文中介绍了电网对称故障时DFIG的暂态特性,通过对转子电流与定子磁链的关系分析得出优化转子侧变换器控制策略的方案,通过配合改进网侧变流器控制方法为DFIG在电网电压跌落期间提供了一个稳定的直流母线电压,从而使电网对称故障时的定转子过电流和直流母线侧过电压的情况得到解决。在研究模型的基础上,通过改变转子侧和网侧变换器控制策略的Matlab模型进行仿真实验,结果表明该方案对于对称电压跌落故障时的LVRT有一定的可行性。     

双馈风力发电机电网磁链定向矢量控制实验

双馈发电机有功、无功解耦控制是变速恒频风力发电系统的关键技术,这是通过发电机矢量控制实现的.在分析双馈风力发电机数学模型的基础上,推导了其有功及无功功率解耦控制策略,设计了基于电网磁链定向的功率解耦控制方案,搭建了基于Matlab/Simulink的双馈风力发电系统仿真平台和基于TI公司TMS320F28335DSP的双馈风力发电矢量控制实验系统.通过仿真研究和实验研究,证实了控制策略的有效性.     

基于双PWM变流器的笼型异步发电系统研究

为了提高笼型异步发电机并网系统的低电压穿越能力和抗干扰能力,采用双PWM变流器设计了发电机并网系统。在并网控制系统中,机侧变流器采用一种不依赖于发电机参数的控制方法,实现有功功率的灵活调节和机端电压的稳定控制;网侧变流器采用电压定向矢量控制,实现直流电压和网侧无功功率的有效调节。仿真和实验结果表明,所提方法可以较好地实现发电系统并网运行,具有较好鲁棒性。     

DFIG网侧变流器双闭环控制策略

针对传统双馈风力发电机(DFIG)网侧变流器控制比较复杂、鲁棒性较差、输出电压不稳定等缺点,设计了基于ADRC的直流母线电压外环和基于PID的电流内环的双闭环控制系统,通过控制变流器输出电流,达到维持网侧PWM变流器直流母线电压恒定和保持定子侧输出单位功率因数的目的.不仅能实现良好的控制效果,而且还能降低系统硬件复杂度,提高双馈风力发电机的利用效率.仿真结果表明:双闭环控制策略能有效维持网侧变流器直流母线电压稳定,保证直流电压波动较小,降低电压畸变率,具有较强的抗干扰能力.     

变速恒频双馈风力发电系统的励磁电源

给出了变速恒频双馈风力发电系统中交流励磁电源的控制方案.在基于电网电压定向的基础上,分别对转子侧变换器和网侧变换器进行了研究.分析了双馈电机数学模型,并对空载并网控制策略进行了设计,实现了系统在变风速条件下无冲击电流并网.采用直接电流控制对网侧变换器进行控制,并实现了能量双向流动,功率因数可调,使双馈风力发电系统能运行在次同步和超同步两种状态下.实验结果证实了理论分析的正确性和控制策略的有效性.     

双馈式风电机组的自适应Super-twisting功率控制

针对使用双馈式感应发电机的风电机组易受电网电压波动、外界风速干扰影响等问题,提出了一种自适应Super-twisting功率控制方法。该方法实现了风电系统随着系统工作的区域(由风速大小所决定)而变化,即在部分负荷区域优化有功功率,在全负荷区域限制有功功率。同时在不同的区域根据需要调节无功功率达到补偿功率因数的控制目标。该方法具有易于实现、鲁棒性强的优点和自适应控制增益可调的特点,适用于带有外界干扰以及参数时变的非线性系统。通过仿真证明,以该方法设计的控制器应用于双馈式风力发电系统中控制有功功率和无功功率具有良好的鲁棒性能,且抖振得到降低,滑模变量在有限时间内迅速收敛于滑模面。     

基于超级电容器储能的直驱风电系统并网性能分析

为改善直驱风电系统的并网性能,在直流母线电压端并入超级电容器储能装置.分析了基于超级电容器储能的直驱风电系统模型,设计了控制策略,通过控制双向直流变换器及并网变流器,抑制风机功率的波动以向电网输出平滑的功率.在电网电压跌落时,使直驱风电系统安全实现低电压穿越,并向电网提供一定的无功功率支撑.利用依兰风电场18#风机实际输出功率作为控制对象进行仿真.结果表明,加入超级电容器储能装置可以改善直驱风电系统的并网性能.     

基于动态阻抗补偿的双馈式风力发电机低电压穿越新策略

低电压穿越(LVRT)能力是限制双馈式风力发电机(DFIG)大规模并网运行的瓶颈问题。电网电压跌落时保持定子端电压稳定是解决LVRT的根本所在。提出一种动态阻抗补偿机端电压的新策略,当检测到电网电压下降时,流经快速调节后动态阻抗的电流迫使DFIG机端电压升高,确保定子端电压处于可控范围之内。通过单相等值电路分析了LVRT过程中电机内部各量的变化,证明了机端电压补偿策略的可行性,并给出动态电阻的实现电路。最后通过仿真验证了该补偿策略下电机内部响应均符合低电压穿越要求。     

计及双馈风机不同控制策略的静态等值

风电并网快速增加,风电机组如双馈感应发电机(Doubly-fed Induction Generator, DFIG)承担部分火电机组供电任务,现有静态等值算法未考虑新能源并网控制策略对静态等值影响,对静态安全分析造成威胁。因此有必要确定不同控制策略下DFIG并网潮流,建立计及DFIG控制策略的静态等值。本文首先基于DFIG内部模型,分别建立不同控制策略下DFIG并网潮模型。其次考虑DFIG有功功率、无功功率相互耦合,在求解潮流过程中判定潮流模型。最后利用内部网络对外部网络发电机无功灵敏度确定保留发电机节点,修改节点导纳矩阵保留DFIG内部结构,进行静态等值。结果表明,不同控制策略下,系统电压幅值变化幅度大于相角,本文所提等效模型比传统Ward等值具有更高的精度,验证了所提算法的可行性和有效性。     

电网电压波动下储能变流器控制策略研究

研究接入点电网电压波动下风电机组储能变流器的控制策略,以提高其应对接入点电网电压波动情况下的应变能力．根据三相电路瞬时功率理论实现储能变换器的有功和无功功率的解耦控制．仿真和实验结果表明,在电网电压发生波动时,储能变流器能给电网提供无功支撑,支持其快速恢复．     

基于超级电容的交直交牵引供电系统及控制策略

针对传统电气化铁路中无功、谐波、负序等电能质量问题和电分相问题,并考虑牵引负荷的冲击性,提出一种由多端口交直交(AC/DC/AC)变流器、牵引变压器及超级电容储能构成的牵引供电系统及控制策略.牵引变压器的二次侧分别通过两个整流端口与变流器中的单相整流器相连,将整流器的直流母线并联引出,变流器的逆变端口连接在牵引网上;超...     

矩阵变换器供电的交流励磁发电机控制系统的研究

结合交流励磁变速发电机和矩阵变换器的特点,提出了交流励磁变速发电机独立调节定子输出有功、无功功率的控制方案,建立了由SPWM控制电压型矩阵变换器供电的交流励磁变速发电系统的仿真模型,并对系统的功率调节特性以及矩阵变换器作为交流励磁器的供电特性进行了仿真.仿真结果体现了系统良好的特性,证实了矩阵变换器作为交流励磁器的可行性.