基于Crowbar的双馈风机LVRT特性研究

文章从变流器、风电机组安全和风力发电系统快速平稳恢复稳定角度出发,讨论了Crowbar电阻和Crowbar电路投入运行持续时间选取原则,搭建了双馈风电机组低电压穿越仿真模型,模拟了电网电压跌落故障情况下,不同Crowbar阻值对低电压穿越功能的影响,从电网故障期间是否考虑双馈风电机组无功功率补偿能力方面,研究了Crowbar电路投入运行持续时间对低电压穿越功能的影响。仿真结果表明,合理的Crowbar电阻取值和投入运行持续时间可以提高双馈风电机组的低电压穿越能力,有利于风力发电系统快速平稳地恢复稳定。     

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...     

新颖的双馈式风力发电机低电压穿越控制策略

针对现有文献中双馈风力发电机组低电压穿越控制策略存在的缺陷,提出一种新颖的低电压穿越控制策略.在电网故障期间,利用双滞环电流控制器快速的瞬态响应速度和对系统参数变化的不敏感性来抑制转子电路的过电流;在dc-link上采用crowbar技术,吸收转子侧多余能量,防止直流母线电压过高.在Mtalab/Simu1ink平台中构建了所提出的低电压穿越控制策略的动态仿真模型,研究了三种典型电网故障下的低电压穿越性能,验证了所提出的低电压穿越策略的可行性.仿真结果表明所提出的低电压穿越策略抑制了转子绕组的过电流和dc-link的电容过电压,改善了双馈式风力发电机的低电压穿越性能.     

基于Crowbar的DFIG低电压穿越控制方法研究

针对双馈风力发电机(DFIG)在电网故障期间面临的脱网问题,研究基于Crowbar电路的低电压穿越控制方法。首先,在分析电网电压跌落过程中DFIG暂态特性的基础上,对Crowbar电路进行阻值整定,得到最优的Crowbar阻值范围;其次,根据电网电压跌落状况下DFIG的暂态响应特性,提出了相应的Crowbar电路投切控制方法;最后,在MATLAB/Simulink上对双馈风电系统低电压穿越问题进行仿真研究。仿真结果证明了采取Crowbar电路的必要性与所提出的控制策略的可行性。     

基于超级电容的永磁同步风力发电机不对称故障穿越方法

风电系统与电网之间的相互影响越来越大,需要并网风电机组具有故障穿越能力来保证电网安全运行。为了提高永磁同步风力发电机组(PMSG)在不对称电网故障下的穿越能力,提出了一种基于超级电容储能的PMSG风电机组的故障穿越方法。该方法采用双向直流变换器将超级电容器组连接在交直交变流器的直流母线上,通过对超级电容的吞吐功率进行控制,限制了故障情况下交直交变流器直流侧电压上升,并降低了不对称故障引起的直流母线电压2倍工频纹波。同时在网侧换流器的控制中采用电网负序电压前馈的方法,消除并网电流负序分量。结合低电压穿越标准,对超级电容的容量选取进行了讨论,并建立了超级电容器及其功率变换电路的数学模型,设计了超级电容储能系统的控制器。采用Matlab软件,对1 MW机组的仿真结果表明,所提出的不对称故障穿越方法,可同时减小并网电流负序分量和直流母线电压的2倍工频纹波,提高了机组不对称故障穿越能力,验证了文中提出的故障穿越策略的有效性。     

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。     

兼顾功率协调控制的两级式光伏逆变器低电压穿越控制策略

为提高基于Boost电路的两级式光伏逆变器的低电压穿越(LVRT)能力,设计了以基于Boost的直流母线电压控制环为核心的兼顾有功、无功电流协调控制的LVRT策略.首先分析了两级式光伏逆变器的常规Boost电压控制模式和输出电流控制策略;在电网电压跌落时,通过引入基于故障前光伏阵列最大功率点电压前馈的母线电压控制外环改变Boost电压控制模式来快速调节光伏阵列的输出功率,以稳定直流母线电压和防止逆变器过流;同时,根据电压跌落深度,按比例减小有功电流id,在保证逆变器不过流的前提下输出无功电流iq,为电网提供无功支撑,以帮助电网故障恢复.最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建100 k W两级式光伏逆变器模型进行控制策略验证,结果表明该策略不仅在电压发生深度跌落时仍能快速、有效地抑制直流母线电压升高,使光伏逆变器安全地实现低电压穿越,而且提高了其在电网故障期间的无功支撑能力.     

电网短路状态下并网逆变器的谐振控制

为了改善电网短路故障情况下直驱式永磁风电系统的并网逆变器控制性能,提出基于比例积分谐振控制器的并网逆变器直接功率控制算法,通过设置基频谐振控制器实现网侧变流器输出电压、电流信号的无静差跟踪,同时在直流母线侧通过2倍工频谐振控制器可以抑制电网故障状态下直流母线的电压波动．与传统网侧逆变器的交直轴电流双闭环PI控制相比,该算法无须分离正负序电流分量,从而避免了电流滤波环节带来的系统带宽减小的弊端．在PSCAD／EMTDC环境下建立基于背靠背变流器的1．5MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明：当电网短路导致电压不平衡时,结合能量卸荷电路能够抑制直流母线电压的升高,限制了电网过电流,可以实现网侧逆变器的单位功率因数控制,增强了风电机组的故障穿越能力．同时搭建了10kV·A样机系统,试验波形证明了系统设计与控制策略的正确性和先进性．     

风力发电并网逆变器低电压穿越控制研究

针对风力发电并网逆变器的低电压穿越控制问题,给出了并网逆变器在dq两相旋转坐标系下的数学模型和电流内环控制的前馈解耦方程,提出了直流母线稳压和逆变器并网独立控制的思想,设计了一种靠逆变器自身为电网提供无功补偿的控制策略.并采用Matlab/Simulink软件建立了仿真平台,对提出的控制策略进行验证,结果表明此方法适用于电网电压跌落故障,能够大幅提高穿越能力.     

两级式光伏系统的低电压穿越控制技术

针对光伏系统在电网电压跌落时可能产生过流、过压的情况,在传统双闭环控制策略的基础上,采用无功控制与Crowbar电路相结合的方法对光伏系统进行控制,使系统具有低电压穿越的能力。采用有功、无功电流协调分配的无功控制,不但能够解决电网电压发生跌落时的过流问题,而且能够根据电网电压跌落幅值,利用光伏电站自身的无功补偿特性向电网提供一定的无功功率;Crowbar保护电路则能够保证直流侧电压在安全范围内。最后通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

超导储能提高直驱风电系统低电压穿越能力的控制策略

针对电网故障、扰动引起的电网电压跌落给并网运行的永磁直驱风力发电系统带来的问题,应用超导储能系统提高永磁直驱风力发电系统的低电压穿越能力.研究永磁直驱风力发电系统以及超导储能系统的数学模型,设计相应的控制策略.利用Matlab/Simulink工具箱搭建系统仿真模型,给出不同电网电压跌落状况下,添加超导储能系统前后的仿真实验结果,并对实验结果进行对比分析.结果显示,当电网电压跌落时,超导储能系统能迅速平衡直流母线的功率变化,使直流母线电压保持稳定,直驱风电系统低电压穿越能力得到一定的提高.     

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。     

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.     

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.     

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。     

基于超级电容储能的光伏并网低电压穿越研究

采用超级电容储能配合光伏并网系统实现其低电压穿越功能,在电网电压跌落时,并网逆变器直接功率控制(DPC)的有功参考根据电网电压跌落程度进行给定,同时通过控制双向DC/DC变换器将直流母线侧多余能量存储于超级电容,以平衡逆变器两侧的功率,维持直流母线电压稳定.最后通过仿真验证了采用超级电容储能的协调控制方案的有效性和可行性.     

基于超级电容储能系统的电梯微网电压波动控制策略研究

针对电梯超级电容(SC)能量回馈系统(ERS),设计了基于双模糊控制器与传统控制系统相结合的控制策略。两个模糊逻辑控制器(FLC)根据电网电压变化与充放电电流纹波,在线调整直流母线给定电压,并将调整的直流母线给定电压作为传统电压电流双闭环控制给定电压,作用于DC-DC变换器。仿真结果表明,这种控制策略能够降低电网能量消耗,提高电梯能量利用率。     

一种适用于混合三端直流系统的差动保护方案

为提高混合三端高压直流线路及母线差动保护的速动性、灵敏性、可靠性与选择性,提出一种基于Hausdorff距离算法的新型高压直流线路及母线差动保护方案。当±800kV混合三端直流线路发生故障时,通过线模电流故障分量判定故障方向,区分故障区域。对线路首末两侧电流波形进行实时短窗数据差异量化,用线路首末两端的电流相似度差异判定线路区内外故障及单双极选极。以T区送端(电网换相换流器侧)与T区两受端(模块化多电平换流器侧)电流和的Hausdorff距离差异作为T区母线故障识别保护判据。利用PSCAD建立混合三端直流输电系统模型,运用MATLAB验证所提方案。仿真结果表明:所提方案判据可耐受过渡电阻500Ω,耐受过渡电阻能力强;能在3ms内快速可靠动作,可靠性高、快速性好;对线路两侧通信精度要求低,具有一定的抗噪和抗异常数据的能力;在不同工况下,都可快速识别故障区域及区内外故障,并实现故障选极。     

带电流限幅无功电流注入的LVRT控制策略研究

文章提出一种带电流限幅无功电流注入的低电压穿越控制策略,采用对称分量法分析逆变电压和电流,并进行逆变电压和电流的相关相位角分析推导,由网侧变流器的通态浪涌电流决定了限幅电流的大小,并在已知正序无功电流给定和对逆变电流向量图分析的基础上,反推出负序无功电流给定,在c相接地故障引起电网电压跌落情况下进行了仿真实验研究。研究结果表明,在提出的控制方法下,达到了对网侧变流器过流保护的目的,并通过动态无功电流的注入实现了对电网正序电压的支撑作用和对电网负序电压的压制作用,提高了低电压穿越能力。     

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.