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。     

不对称电网故障下双馈风电机组低电压穿越方案比较研究

相比于对称电网故障,不对称电网故障在实际电力系统运行中发生的概率更大,其对双馈风电机组(DFIG)的“有害”影响也更大。首先分析了不对称电网故障下双馈风电机组的瞬态特性,继而结合仿真,研究了双馈风电机组各种低电压穿越(LVRT)技术方案在严重不对称电网故障下的运行特性。在此基础之上,对不同的低电压穿越方案进行了深入分析研究,阐述了其运行特点,并进一步探讨了各种低电压穿越方案的经济性,为工程实现各种低电压穿越方案奠定基础。     

电网电压骤升时双馈发电机电磁暂态特性分析

双馈感应发电机在电网电压跌落时的电磁暂态特性已经过大量的理论研究,并提出了多种控制策略,而电网电压骤升下双馈发电机的电磁暂态特性研究却较少。为研究电网电压骤升对双馈发电机的电磁暂态的影响及相应的控制策略,文章对比分析了电网电压骤升和跌落时,双馈发电机的定子磁链、转子感应电动势和转子电流的稳态分量和暂态分量的变化规律。在MATLAB/Simulink中建立1.5 MW双馈风电机组高电压穿越仿真模型,验证了理论分析的结果。提出电网电压骤升时,双馈发电机不易出现转子过流,因而可不需Crowbar电路的保护。并且相对电网电压跌落故障,电网电压骤升时,电网电压幅值变化较小,转子侧变换器不易出现过调制。     

变速恒频双馈风力发电机组的空载并网技术

为了实现大容量风电机组的无冲击软并网,基于电网电压定向矢量控制原理,针对变速恒频双馈风力发电机组的运行特点,通过选取合适的切换函数,抑制外部扰动引起的电网电压波动,提出一种基于转子电流参考值的双积分变结构控制策略。该控制方法动态响应快,对电网电压波动及电机参数变化具有较强的鲁棒性,并可避免基于定子磁链定向矢量控制方法中定子磁链检测不准确给电网造成的冲击。仿真结果表明,该方法是有效的。     

双馈风力发电机故障穿越能力研究

在不对称电网故障下,为提高双馈风力发电机(DFIG)三相不平衡故障穿越能力,采用甘肃河西电网的实时数据,对双馈风力发电机发生不对称故障下穿越能力进行研究.在发电机出口串联采用改进控制策略的DVR,辅助DFIG风电机组实现故障穿越.为提高检测精度,首先,通过锁相环与pqr变换检测方法结合对电压跌落检测系统加以改进,为克服不平衡故障下负序分量对网侧和机侧的影响,在检测系统中加入基于对称分量法的正负序解耦算法;其次,利用四个PID控制器将参考电压的值与通过检测系统的结果值进行比较,分别调节每一相序,注入无功功率到电网中,保证待恢复的双馈风力发电机端口电压可以达到额定值,转速恒定,进一步保证系统的稳定运行.仿真结果验证了该方法的正确性.     

电网异常条件下的DFIG转子位置观测器

论文根据双馈感应发电机(DFIG)在电网异常条件下的数学模型,提出一种滞环转子位置观测器来获得转子位置角。该观测器的实现主要依据实际转子电流和估算转子电流正序分量的相位偏差,采用滞环控制器来调节估算转子位置。此观测器结构简单,无需调节任何参数,实现方便;所提出的观测器既适应于理想电网条件下DFIG的运行控制,也适用于电网异常情况下DFIG的故障穿越运行。搭建了双馈风力发电系统仿真模型,对提出的控制策略进行仿真验证。仿真结果验证了所提方案的可行性和正确性。     

分散式双馈风电机组接入配电网的不对称短路电流实用计算

针对现有双馈风电机组(double fed induction generator,DFIG)短路电流解析计算过于复杂,难以进行工程计算的情况,提出了一种针对DFIG不对称短路电流的实用计算方法.通过建立不对称故障的含DFIG配电网复合序网图及正序增广模型,分析DFIG短路电流各序分量构成;计及不对称故障后DFIG低电压穿越策略,分析撬棒投入和未投入时短路电流负序周期分量,推导了短路电流负序周期分量计算式.以正、负序等值电压,计算阻抗及转子电流为依据,分析撬棒投切动作区域,制订故障后DFIG不对称短路电流负序周期分量计算曲面,最后给出DFIG接入配电网的不对称短路电流实用计算步骤,并通过算例验证方法的正确性.所提方法能有效降低含DFIG配电网不对称短路电流的计算难度,适用于工程中DFIG不对称短路电流计算.     

变速恒频双馈风电机组低电压穿越计算机控制方法研究

为了提高变速恒频双馈风电机组低电压穿越能力,改善故障穿越后机组的稳定性,提出一种新的变速恒频双馈风电机组低电压穿越计算机控制方法。介绍了变速恒频双馈风电机组模型,其主要包括直流侧电容、机测变流器、网测变流器和变速恒频双馈机。在电压骤降程度较小的情况下,通过励磁方法实现低电压穿越计算机控制。在电压骤降程度较严重的情况下,通过转子侧Crowbar电路与直流侧Crowbar电路实现低电压穿越计算机控制。实验分析了电压骤降较小和较严重情况下控制方法的控制结果,以及变速恒频双馈风电机组低电压穿越性能,结果表明所提方法控制性能高。     

考虑风电机组稳定性的DFIG机组无功功率极限

根据双馈风电机组(DFIG)的动态和稳态特性,提出了一种计算其无功功率极限的方法.该方法以整个系统的功率关系为基础,在进行机组无功功率极限计算时,除了考虑双馈机组定子、转子和逆变器电流限制外,还考虑了系统稳定运行对输出无功功率的约束,从而为双馈机组控制系统中无功功率输出极限值的设定提供了依据.最后,通过仿真对考虑与不考虑系统稳定性的无功功率计算结果进行了比较.     

基于可调整电阻Crowbar电路的双馈风电机组低电压穿越方法

针对传统固定阻值Crowbar保护电路很难共同抑制转子电流和直流母线电压的升高这一缺陷提出了一种基于可调整Crowbar电阻阻值的双馈风力发电机组低电压穿越方案,建立了可调整阻值的控制策略以及Crowbar阻值的标定方法;采用PSCAD/EMTDC平台,搭建DFIG及电网故障的动态仿真模型,仿真分析了电网对称短路故障期间所提方案的低电压穿越特性;结果表明:可调整电阻Crowbar方案低电压穿越的效果较好,可实现抑制转子电流的升高以及稳定直流母线电压的目的。     

采用风机限转矩控制的微电网一次调频方法

对风电主导的微电网一次调频方法进行研究.首先,提出双馈感应式风机(DFIG)限转矩惯性控制方法,使风机能在短时内提取大量转子动能,对微电网进行频率支撑;然后,提出附加桨距角调整的补偿方法,通过桨距角变化使风机捕获更多机械功率,减少电网频率二次跌落幅度;最后,在Matlab/Simulink环境下,构建微电网模型并进行仿真.仿真结果表明:在不同的风速下,文中方法能提升微电网频率调整的动态响应能力,有效地减少电网频率二次跌落幅度.     

应用STATCOM的DFIG风力发电机低电压穿越能力分析

针对 DFIG（double fed induction generator）风电机组低电压穿越能力（LVRT,low voltage ride through）问题,笔者基于 STATCOM 研究了一种电压外环与电流内环相结合的双闭环反馈控制策略,并仿真验证了所提出方法的有效性。将 STATCOM 分别安装风电机组机端、并网点高压侧和低压侧,且设置不同电压跌落深度,比较其补偿效果。实验结果表明,安装在风电机组机端时补偿效果最好。在电网电压跌落时,STATCOM 能快速为电网输入无功,抬高风力机的机端电压,从而提高风电场的 LVRT 能力,从 STATCOM 输出无功大小和风电场机端电压被抬升的比例两方面分析,对于不同深度的电压跌落,STATCOM 补偿效果都较为显著。     

双馈风电机组故障电压衰减特性研究

随着环境污染和能源问题的日渐加重,风能作为一种清洁能源备受大家青睐。为了提高大规模风电并网的电力系统运行的安全可靠性,研究双馈风电机组DFIG的电压故障特性至关重要。本文基于DFIG的五阶二轴模型,针对故障发生、撬棒电阻立刻投入这一工况,推导出了DFIG故障电压的近似表达式,得出其正比于转子磁链。于是从转子磁链入手,分析出了故障电压的衰减特性,得出若撬棒电阻阻值越小,转差越小,故障电压衰减越缓慢的结论,最后通过仿真进一步验证了推导的正确性。     

基于模型预测的双馈电机并网策略

根据电网电压矢量控制的双馈电机数学模型,推导出一种转子电流和转子电压近似解耦的状态空间方程。基于该状态空间方程的离散模型,预测双馈风力发电机系统未来的状态量和输出量。以快速达到最终稳定为目的,设计预测模型和评价函数;以该预测模型和评价函数提出了一种模型预测控制器,并将提出的模型预测控制器与转子位置初始误差补偿控制器结合,提出一种双馈电机的分步并网控制策略。仿真结果显示虽然有时模型预测控制器在跟随参考值会有超调略大的情况,但其在并网和功率阶跃响应时显示出了良好的动态特性以及稳定性,验证了模型预测控制器与分步并网控制策略的有效性以及控制器良好的控制性能。     

不平衡电网电压下永磁风力发电机并网逆变器的新型直接功率控制策略

为了研究不平衡电网电压条件下永磁风力发电机系统增强运行能力的有效控制策略,提出了比例-谐振电流控制方案,并将该方案应用于并网逆变器的直接功率控制中,以实现直驱永磁风力发电系统无需正、负相序分解的统一控制.在PSCAD/EMTDC环境下建立基于背靠背IGBT变频器的1.5 MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明,在不平衡电网电压下,该系统能够实现最大风能跟踪,且新型的直接功率控制策略结构简单,能够实现单位功率因数控制,具有良好的动态性能,有效地抑制了直流母线电压的升高,增强不平衡电网电压故障下直驱永磁风力发电系统的不间断运行能力.     

双馈变速恒频风电机组直接转矩控制

针对双馈变速恒频风力发电机组控制并网和功率控制问题,采用转子磁链直接转矩控制方法,调节转子侧交流励磁,达到控制双馈发电机定子侧输出的目的。通过控制基理研究,制定控制实验框图,并在30kW机组试验平台上验证,得到机组同步化过程中和并网前后的实验结果。经测试、分析,此控制策略有效,可以在同类发电机组中推广应用。     

永磁同步风力发电机组的不对称故障穿越控制策略

永磁同步风力发电机组在不对称电网故障下运行,将导致并网电流不对称、畸变,直流母线电压上升并含有2倍工频纹波等问题.为了提高永磁同步风力发电机组在不对称电网故障下的穿越能力,提出一种PMSG机组的控制策略:在网侧换流器的控制中采用电网负序电压前馈的方法来消除并网电流负序分量;在机侧换流器的控制中提出了一种新的发电机电磁功率跟踪控制思想,使发电机的输出功率跟踪网侧换流器的输出功率,消除了不对称故障情况下直流母线电压的2倍工频纹波和限制直流侧电压上升,避免直流母线电压波动超出电容电压的额定值.1 MW机组的仿真结果表明,所提出的控制策略可实现不对称故障穿越,验证了所提出控制策略的有效性.     

基于支持向量回归机的同步发电机励磁电流预测方法

为了能更准确、容易地在线诊断出同步发电机转子绕组匝间短路故障,提出了一种基于支持向量回归机的励磁电流预测方法.利用同步发电机正常运行时不同工况下的机端电压、有功功率、无功功率和励磁电流来建立发电机励磁电流的支持向量回归机预测方法.利用该方法预测正常运行时所需励磁电流,并与在线实测的励磁电流进行比较,误差(相对误差)超过阈值就诊断为发生匝间短路故障.通过微型同步发电机动态模拟实验表明,该方法的精度优于BP神经网络法和遗传规划法.