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Maxwell的双馈风力发电机的建模与仿真

为优化双馈风力发电机模型,提出了一种基于Maxwell双馈风力发电机建模与仿真的方案.以1.5MW的双馈风力发电机为例,首先利用Maxwell中RMxprt模块对电机建立模型,并导入二维界面生成Maxwell 2D模型,然后利用Maxwell 2D进行瞬态有限元分析,通过提取数据分析比较空载和负载两种不同状态下转子磁链特性、三相感应电压的变化情况.仿真结果表明:双馈风力发电机负载和空载运行时转子磁链和三相感应电压成正比关系,且负载时感应电压波动较明显.仿真结果为进一步研究双馈风力发电机提供了理论支持.     

双馈发电机应对电网低次谐波的直接谐振控制

为解决双馈发电机因电网低次谐波引起定子、转子电流和电磁转矩中含有谐波分量,导致双馈发电机输出电能质量降低和不能稳定运行的问题,提出了定子电流直接谐振控制方案。首先分析电网低次谐波对双馈发电机的影响;然后提出了基于谐振控制器的定子电流直接谐振控制方案;最后进行仿真研究。仿真研究表明,定子电流直接谐振控制方案可有效消除定子、转子电流和电磁转矩中的低次谐波分量,验证了控制方案的正确性和有效性,为工程实际应用提供参考。     

附加转速优化虚拟惯性控制的双馈风机一次调频研究

双馈风机由于自身运行特性,不再具备同步发电机所具有的惯性响应能力,导致双馈风电机组大规模并网后,减弱电力系统中惯性响应能力,系统发生功率扰动后,不足以维持频率在规定范围内变动,对电力系统稳定运行产生不良影响。首先分析电力系统引入风电机组后,风机对电力系统的影响;提出双馈风电机组附加转速优化虚拟惯性控制策略,在传统虚拟惯性控制中添加转速优化模块,并与转子转速控制相结合,使风机转子释放或吸收能量更多且平缓,减少对电网的冲击,并在该控制策略中加入转子转速保护模块,防止转子转速过低或过高,从而导致风机切出电网或对风机造成损伤,使双馈风机组具有与常规同步发电机同样的特性;最后在电网发生负荷突变情况下,引入附加转速优化虚拟惯性控制和综合控制进行仿真,验证所提出控制策略在电网等效惯性进一步降低时的有效性。     

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。     

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.     

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.     

矩阵式变换器励磁的双馈发动机系统建模与仿真

从交－直－交变换的空间矢量调制方法综合出矩阵式交－交变换器的开关控制规律，建立了矩阵式匀－交变换器的仿真模型；根据双馈发电机的数学模型和基于动态同步轴系的双通道多变量反馈励磁控制策略建立了双馈发电机的仿真模型和励磁控制模型，结合矩阵式交－交变换器的仿真模型构成双馈发电机系统的仿真模型；仿真研究了双馈发电机系统的稳态调节特性和暂态特性；仿真研究了双馈发电机感电势及定、转子电流谐波问题。     

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...     

变速恒频风力发电柔性并网及解列控制

根据交流励磁变速恒频风力发电运行的特点,将矢量控制的电网电压定向技术应用在双馈发电机的并网发电上,提出了基于电网电压定向的双馈变速恒频风力发电柔性并网控制策略,即在定子开路或接本地负载的情况下,根据电网电压以及电机转速涮节转子的励磁电流,在变速条件下实现几乎无冲击电流并网及输出有功功率和无功功率的解耦控制,并建立了交流励磁发电机柔性并网及稳态运行的控制模型.对柔性并网及其逆过程解列进行了实验研究,结果验证了控制策略的正确性和有效性.     

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.     

双馈风力发电机低电压穿越技术研究综述

随着风电机组穿透功率的不断升高,系统的安全运行需要风电机组具备低电压穿越(LVRT)能力。本文对目前广泛采用的变速恒频双馈发电机(DFIG)的低电压穿越能力研究现状进行了综述,分析了电网电压跌落时机组各主要参数的暂态特性,提到了故障后机组运行的控制策略,以及在系统中加装耗能元件或储能元件的解决办法,提出了当风电与系统解裂后系统如何应对的几点建议,并对目前存在的问题和其未来的发展方向进行展望。     

双馈风力机转子动能在系统频率跌落时的响应能力分析

针对转子动能参与调频的研究主要集中于控制策略上,并未详细、定量研究不同工况下转子释放动能的问题,以1.5MW某双馈风力发电机为原型、采用Matlab/Simulink软件建立了简化的风力机动态模型,并以1.5 MW风力发电机的实时运行数据验证了该模型的正确性;同时,提出了转子释能持续时间的概念,并在所建的风力机动态模型下得到中低风速(6~8m/s)下机组转子释放动能的能力随着风速的变化,继而设计了转子惯性响应控制器,研究了不同风速下风力机在系统频率跌落时的响应能力,得到转速及功率输出的响应曲线。研究结果表明:所提模型具有普遍的适用性;在相应研究条件下,风力机转子释能时间可达15s,风力机输出可增加约15%的有功功率;风速在6~8m/s下,风电机组转子释放动能的能力随着风速的增加而降低。该结果可为双馈感应风力发电机参与电网调频的研究提供参考。     

双馈风力发电机柔性并网控制实验

变速恒频双馈风力发电系统与电网之间是一种柔性连接关系.利用定子电压定向的矢量控制技术,研究了变速恒频双馈风力发电机的并网原理,建立了基于定子电压定向的空载并网控制策略.通过搭建一个3kW双馈风力发电仿真与实验平台,对双馈风力发电机空载并网控制策略进行了仿真分析及实验验证.仿真和实验结果验证了控制策略的正确性和有效性,利用所设计的控制策略,双馈风力发电机能够实现柔性并网控制.     

基于PID控制器的超导储能装置抑制风速和故障扰动下风电场功率波动

因风速的随机性和间断性会给电网带来不稳定因素．为了降低风电场并网对系统稳定的影响．首先建立双馈感应风力发电机和超导储能装置的数学模型;然后合理设计功率解耦的比例-积分-微分超导磁储能控制器抑制功率波动,从而平滑风电场的输出功率;最后基于Matlab中Simulink．对含6台单机容量为1500kw的双馈感应风力发电机组成的风电场进行仿真研究．仿真结果表明,该控制策略的超导储能装置能够降低四分法风速和单相短路接地故障对电网电压的冲击．     

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。     

双馈风力发电机混合粒子群优化设计

针对双馈风力发电机交流励磁电磁特性和变速恒频运行特点,从转子电压、转子容量、转子铁耗等方面探讨了该电机的电磁设计特点,并结合风力发电应用领域特点及要求,分别选取电机有效材料成本、额定效率及效率曲线平坦性为优化目标,建立了电机优化设计模型,继而提出了一种混合粒子群优化算法,通过引入基于适应度值的个体模糊惯性权重和基于种群多样性的自适应变异,提高算法处理多峰值非线性优化问题的能力,以实现双馈风力发电机优化设计．电机优化设计实例结果表明,与标准粒子群算法相比,提出的混合粒子群算法动态平衡了全局和局部搜索能力,收敛速度较快,寻优精度较高且不易陷入局部最优,同时各种优化目标下的双馈风力发电机设计优化结果较为理想,对于多峰值非线性优化问题不失为一种新的解决方法．     

双馈异步风力发电交直交系统网侧变换器电压定向控制策略研究

为研究双馈异步风电机组并网高性能控制,系统研究了双馈式异步风力发电机交直交电压定向控制,通过双PWM变换器对风力发电机转子进行励磁控制。依据电压定向控制原理,在d-q两相旋转坐标系下建立了网侧并网系统数学模型,并在Matlab/Simulink环境下搭建了系统仿真模型,仿真结果表明了电压定向控制策略的有效性。     

变速恒频无刷双馈风电机组的并网研究

依据变速恒频无刷双馈风电机组物理构件的特性,从转子参考轴d—q模型出发,推导出基于同步坐标下无刷双馈电机的数学模型,建立了能表征变速恒频无刷双馈风电机组特性的整体模型。根据无刷双馈发电机的特性,设计了一种新型并网无刷双馈变速恒频风力发电机的功率控制系统。该系统采用双闭环控制,内环采用三角波比较的脉宽调制电流跟踪控制,避免了电压补偿环节。仿真结果验证了该文无刷双馈风电机组并网控制策略的可行性和有效性。