双馈风力发电机的一次调频控制

风电机组并网冲击导致系统惯性降低,双馈风机发电机可通过对励磁电流的控制改变电机转速,从而利用转子动能调节功率支撑,减小对电网的扰动.针对变速风电机组的综合调频问题,通过对风力发电机一次调频特性的分析,结合矢量控制调功、附加功率惯性控制和PI变桨控制技术,实现了双馈风机一次调频组合控制,基于Matlab搭建了双馈风机发电系统仿真模型,仿真结果显示所采用的组合控制方案能对系统提供功率支撑,提高了系统频率稳定性.     

基于聚类分区的风电场无功电压优化控制策略

随着风电渗透率的不断增大,并网风电场的机端电压稳定面临巨大挑战。研究了风电场内部各节点的无功电压特性,提出一种基于机组有功出力聚类分区的无功电压优化控制策略：通过自动电压控制系统获取风电场当前的电压指标与实际运行数据,计算出风电场的无功需求;以历史有功出力数据对场内机组进行模糊C聚类分区;利用改进的粒子群算法寻找最优无功分配方案,对每一区域进行无功电压控制。在MATLAB上进行仿真,与传统根据各机组无功容量进行分配的方案进行对比,仿真结果表明,所提控制策略能够有效改善风电场并网点电压控制性能,减小风电场内机组机端电压的波动。     

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。     

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。     

含风力发电机的微网电压稳定控制研究

异步风电场接入系统后会影响系统的暂态电压稳定性。采用电力系统仿真软件DIg SILENT/Power Factory设计出一种应用于恒速异步风电机组的静止无功补偿器(SVC)模型,并通过对风力发电机并入配电网的系统进行仿真计算来验证所建SVC模型对提高系统暂态稳定性的效果。仿真结果表明,在风速变化的情况下,SVC能够有效缓解恒速异步风电机组机端电压的波动;采用SVC设备能够有效改善异步风电场的电压稳定性,确保电网的安全稳定和风电机组的不间断运行。     

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。     

双馈式抽水蓄能机组功率调节仿真与控制

为了研究双馈式抽水蓄能机组在电网功率调节中的作用,该文建立了抽水蓄能电站水-机-电耦合的水力过渡过程计算模型,并基于定子电压定向矢量控制策略,建立了双馈感应电机(DFIM)功率控制系统,对300 MW双馈式可变速抽水蓄能机组并无穷大电网运行时功率调节过程进行了研究,与采用电励磁同步电机的常规定速机组进行了比较。仿真结果表明:可变速机组双馈感应电机可以通过调节励磁电流直接对定子有功功率进行调节,定子有功功率可以快速跟随功率指令的变化;而定速机组电机输出功率为水泵水轮机的机械功率,依靠导叶开度对流量进行调节来实现功率控制,由于引水、尾水管道较长,流量变化需要较长时间,导致定速机组输出功率调节所需时间较长。     

大规模风电并网条件下水电机组辅助AGC协调策略研究

随着风电渗透率增加,其不确定性带来的功率波动也将变大.由于常规火电机组的减少,此时系统中参与自动发电控制(AGC)的火电机组将没有充足的容量调节风电功率波动从而引起系统频率稳定问题.基于此,提出了协调因子的概念,利用水电机组辅助协调参与AGC的策略,从而协调更多优质调节资源进行协调控制,以抑制风电不确定性带来的影响.仿真算例表明,所提策略能适应现有调度控制框架,对风电功率波动有很好的协调控制效果.     

双馈风机无功出力极限及控制研究

通过同时考虑双馈电机定子和网侧变流器处理无功功率的能力,求出双馈风机在其允许情况下吸收、发出无功功率的极限,有效的防止无功出力越限而引起跳机等事故。探讨了风电场分配无功补偿的方式,并根据系统不同运行状态下提出了一种新的无功控制策略,使定子和网侧变流器相互配合,达到充分发挥双馈风机参与电网无功调节的能力,起到调节电网电压和稳定电网的作用。构建了含双馈风机的电网系统,验证了该种控制策略的可行性。     

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。     

双馈风力发电机组稳态运行特性分析

在双馈风力发电机稳态等效电路的基础上,考虑风速、转子和定子有功功率、无功功率、机端电压和滑差率之间的耦合关系,分析了双馈机组定转子间功率关系,探讨了含双馈风电机组的电力系统潮流计算的2种方法,并且结合-实际系统具体分析了双馈机组稳态运行特性.     

双馈风力发电机组转子侧控制策略改进

基于现场风电机组功率转速曲线,对双馈风电机组常规功率控制策略的不足进行了分析,考虑机组转速限制条件和功率快速跟踪控制要求,对双馈风电机组转子侧变流器功率解耦控制策略以及变桨控制策略进行了改进,即转子侧有功控制环采用风力机输出转矩直接控制,并加转速外环实现对转速的准确控制;变桨控制策略采用直接功率控制。最后,应用提出的改进控制策略对双馈风电机组全程运行性能进行了仿真,并和常规控制策略进行了比较。结果验证了控制策略改进的有效性和正确性。     

含双馈异步风电机组的配电网无功优化

针对双馈异步风电机组的出力具有随机性这一特点,采用场景分析法对其出力进行分析,使其更有代表性;在此基础上,建立了以电压偏差最小和有功功率损耗最小的多目标无功优化模型;针对粒子群算法存在易早熟的问题,提出了一种自适应混沌粒子群算法(ACPSO),并将其作为无功优化的算法;利用该算法对含双馈异步风电机组的IEEE33系统进行无功优化计算,并将优化后的结果与其它文献提出的算法相比较,验证了所提算法的有效性。     

双馈风电机组总体控制策略及运行性能

为了全面准确分析并网风力发电机组实时运行特性,有必要对风电机组总体控制策略及其运行性能进行研究。针对双馈风力发电机组类型,建立了风力机、传动链和双馈发电机的数学模型。从风能最大利用和风机安全运行角度,提出了考虑电机损耗最小的风电机组最大功率输出控制策略,以及考虑转速和功率限制的变桨控制策略。结合双馈发电机功率解耦控制策略对风电机组的总体运行性能进行了仿真。通过仿真、理论分析以及实际风电机组运行数据的比较,结果表明所建立的双馈风电机组数学模型和总体控制策略是有效的。     

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。     

统一潮流控制器(UPFC)在风电场中的应用研究

随着风电场容量越来越大,风电机组并一对系统造成的影响也越来越明显.本文以变桨距恒速异步风力发电机组为研究对象,在MATLAB/Simulink环境下实现了组合风速、风力机、异步发电机的建模.分析了恒速异步风力发电机组运行过程中产生电压波动的原因在于其输出功率的波动性.因此,本文采用统一潮流控制嚣(unified power flow controller,UPFC)对风电场电压、无功进行调节和控制、分别对未加入UPFC和加入UPFC进行了仿真,对比结果证明UPFC能够较好的控制风电场汇流母线电压,降低风电场运行过程中产生的电压波动.     

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.     

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。     

HVDC系统中调相机与逆变侧关断角协调控制

为有效抑制故障消除后引起的HVDC受端系统过电压,提出了一种调相机与逆变侧关断角协调控制的策略,在逆变侧关断角固定的常规控制系统中加入无功调节器(QPC),通过调节逆变侧关断角实现对换流站的无功控制,同时协调整定调相机无功调节器和直流控制系统无功调节器的参数。基于PSCAD/EMTDC搭建含调相机的HVDC系统数值仿真模型,仿真结果表明,提出的调相机与逆变侧关断角协调控制策略可有效降低故障后HVDC受端系统过电压,加快交流系统电压的恢复时间。     

混合风电场中双馈风电机组三相短路电流分析

近年来风力发电发展迅速,风电场逐渐形成了双馈风电机组和直驱风电机组混合运行的格局。由于双馈风电机组与直驱风电机组暂态特性的差异,直驱风电机组对双馈风电机组的短路电流可能产生影响,无法对混合风电场的短路电流进行准确计算。为此,针对双馈风电机组和直驱风电机组组成的混合风电场,建立了混合风电场故障工频等效电路,推导了不同机组影响下的双馈风电机组输出短路电流表达式。通过与单机双馈风电机组短路电流的对比,分析并总结了混合风电场中双馈风电机组短路电流的影响因素和变化规律。针对不同影响因素下双馈风电机组的短路电流,利用时域仿真进行了分析和验证,仿真结果证明了理论分析的正确性。