基于混合储能DVR的双馈式风电机组故障穿越能力研究

针对2 MW的双馈式风电机组(DFIG)的电网故障问题,提出了蓄电池与超级电容器混合储能的动态电压恢复器(DVR),以提高DFIG的故障穿越能力。在电网电压故障时,可对机组端口电压进行完全补偿,使风电机组的定子电压、转子电流和直流侧电压维持在正常水平。在Matlab/Simulink环境中建立DFIG-DVR系统仿真模型,进行了对称和不对称故障下的低电压穿越和对称故障下的高电压穿越仿真,仿真结果表明混合储能DVR可有效提升风电机组的故障穿越能力。     

基于遗传算法的动态电压恢复器不对称暂降补偿方法

电压暂降作为一种电能质量问题,由于不对称故障的存在,使处理不对称电压暂降变得复杂。电压暂降除了幅值减小外,还往往伴随着相角跳变,这样更增加了补偿难度。电压暂降发生幅值不对称和相角不对称,都对电子变流设备有着严重的影响,因此需要将负荷电压的幅值恢复到容忍范围,同时保持三相电网电压对称。由于动态电压恢复器(DVR)受最大注入电压限制,需要建立一种方法使DVR的各相注入电压得到有效控制。针对动态电压恢复器(DVR)补偿电压约束下,不对称故障电压补偿,采用遗传算法对其注入电压实施控制,并以算例说明该方法的有效性。     

电网电压不对称故障时双馈风电机组多目标优化控制

文章首先对电网不对称故障对双馈风电机组造成的影响进行分析,采用转子侧和网侧变换器的比例积分谐振控制器(PIR)来简化传统低压穿越控制结构;通过引入两个可调参数,从而对前馈量进行调节来得到不对称故障期间双馈电机的多目标优化控制策略;在仔细研究模型的基础上,通过对电网电压不对称故障时双馈风电机组的多目标优化控制的PSCAD模型进行仿真试验,仿真结果表明,该方案对于电网电压不对称故障时的LVRT有一定的可行性。     

双馈风电场VSC-HVDC系统接入弱电网的控制研究

由于大型并网风电场有功功率与无功功率的波动导致风电场并网母线及受端弱电网系统的电压和频率不稳定,提出用电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)的电压与频率控制模型控制风电场并网母线的电压和频率。建立风电场经VSC-HVDC并入大电网的电力系统数学模型,详细设计VSC-HVDC的变流器WFVSC(风电场侧变流器)和GSVSC(电网侧变流器)控制环节,在电压和功率外环及电流内环双环控制的基础上,加入频率控制,以解决电网频率发生改变时,双馈变速风机无法对电网提供频率响应的问题。建立相同条件下高压交流(HVAC)并网的模型进行比较,仿真分析风电场风速波动和风电场出口端三相短路故障两种情况下的并网点(PCC)电压与频率变化,仿真结果验证了该控制模型的正确性和有效性。     

基于Crowbar与动态电压恢复器提高风力机低电压穿越

针对双馈式风电机组,文章提出了Crowbar与动态电压恢复器组合电路实现DFIG低电压穿越。在电网故障时,通过采用DVR的完全补偿法控制策略来补偿电网故障电压,从而使风电机组定子端电压保持恒定;并且Crowbar在电网故障比较严重时投入与DVR同时作用,Crowbar以限制双馈电机转子侧的过电流。最后在PSCAD/EMTDC中构建仿真模型,仿真结果表明,在电网故障时,投入DVR与Crowbar电路,可将电网电压恢复到额定值,并及时有效地抑制了转子侧的过电流,进而提高了风电机组的低电压穿越能力。     

采用异步电机的风电场并网运行系统短路故障对电网稳定性影响的仿真分析

短路故障是电网经常遇到故障。含风力发电系统的电网发生短路故障时,电网电压降低,这时如果不采取措施,风电场仍然从电网吸收无功,则会导致电网电压继续降低。采用风力发电系统的数学模型,分析了电网发生短路故障,比较了不采取保护和采取保护后发电机功角,电压以及频率的变化,采用PSASP仿真说明了采用减小风电场功率输入的方法可以使系统达到稳定。     

考虑补偿方法的单相DVR检测方法研究与仿真

定量分析计算电网电压暂降时DVR逆变单元与电网的功率交换情况,详细研究逆变单元在各种补偿策略下的输出电压和有功功率与故障前后电网电压、负载电压和参考相量的具体关系,并根据具体关系总结出5种补偿方法,通过Matlab平台对各种补偿方法进行仿真研究,最后根据不同的补偿方式进行单相DVR检测方法研究。     

运用STATCOM解决风电场LVRT问题的控制措施研究

随着风力机组装机容量的增加,电网出现故障导致电压跌落后,机组如果解列将会导致系统暂态不稳定、低电压穿越(LVRT)的问题逐渐引起人们的广泛关注。文章分析了云南雷应山风电场部分风机脱网事件产生原因,在此基础上提出了建立电网电压跌落时双馈异步机组(DFIG)的数学模型以及静止同步补偿器(STATCOM)应用于风电场的控制模型,并在Matlab/Simulink中对基于DFIG的风电场和STATCOM进行建模。研究结果表明,STATCOM在电网发生单相接地故障时能够帮助风电场快速的重建电压,确保风电机组连续运行。     

大型风电场电网三相短路故障暂态分析

采用计算机仿真的方法,对大型风电场在电网发生三相短路故障时的暂态特性进行了研究.在首先建立了主动失速型风力发电机数学模型和仿真模型的基础上,研究了当装有失速型风力发电机组的风电场的外部电网发生三相短路故障时,风电场以及机组主要参数的暂态响应,深入分析了风力发电机组和配套的设备在电网故障时的动态特性.研究结果表明,三相短路故障引起的电压振荡为机组和电网的正常运行带来不利影响,常常会引起机组保护动作.     

通过SVC和TCSC联合改善异步机风电场暂态电压稳定性研究

用静止无功补偿器(SVC)和可控硅控制串联补偿器(TCSC)进行联合补偿,以提高异步风机风电场的暂态电压稳定性。在Matlab/Simulink中搭建了风电场及相关电网模型,通过仿真计算验证了SVC和TCSC对异步机风电场与电网暂态电压稳定性的作用。研究结果表明:在风速随机波动的情况下,SVC能动态地补偿无功功率,保持系统的暂态稳定性;当接入电网发生三相短路的大扰动故障时,TCSC能够有效地恢复机端电压,提高了风电场的低电压穿越能力。     

考虑Crowbar动作特性的DFIG风电场短路电流特性分析

随着风电场并网容量的不断增加,分析风电场短路电流特性也愈加重要。电网发生不对称故障时,双馈风力发电机的短路电流与电网发生对称故障时的短路电流有差异。另外,受Crowbar动作特性的影响,加装Crowbar保护的双馈风力发电机在不同机端电压跌落程度中的短路电流也不同。为全面分析风电场的短路电流特性,首先推导了双馈风力发电机适用于对称故障及不对称故障下,计及Crowbar动作特性的短路电流解析式;然后基于Crowbar动作区域曲线,判断风电场中各双馈风力发电机Crowbar的动作情况;以Crowbar是否动作作为分群准则,将风电场分群等值为两机模型,在此基础上进行风电场的短路电流计算。文章利用Matlab/Simulink仿真软件,验证了对称故障及不对称故障下计及Crowbar动作特性的风电场短路电流计算方法的正确性。     

静止无功发生器在风电场电网故障时的作用研究

分析了双馈异步发电机（DFIG）在电网电压跌落时的暂态过程,通过人工接地短路试验测试了风电场升压站内110 kV母线电压和风机出口处电压、电流的故障波形。针对风电场在故障时存在的问题,对静止无功发生器（SVG）在提高DFIG低电压穿越能力中的作用进行了仿真,并通过现场试验对仿真的结论进行了验证。     

静止无功发生器在风电场电网故障时作用的研究

分析了双馈异步发电机（DFIG）在电网电压跌落时的暂态过程,通过人工接地短路试验测试了风电场升压站内110 kV母线电压和风机出口处电压、电流的故障波形。针对风电场在故障时存在的问题,对静止无功发生器（SVG）在提高DFIG低电压穿越能力中的作用进行了仿真,并通过现场试验对仿真的结论进行了验证。     

DFIG-DVR系统在不平衡电网电压下的运行特性

针对双馈风电机组(DFIG)在电网电压不平衡时,二倍频扰动分量会造成定转子过电流、功率脉动、转矩脉动等一系列电气和机械的问题,提出了新型DFIG-DVR系统,即串联DVR始终维持DFIG定子端电压恒定,从根源上隔离电网不平衡故障的影响,从而在整个故障运行过程中,DFIG仍可以实现转子侧变换器功率解耦控制和网侧变换器维持直流电压恒定的目标。采用PSCAD/EMTDC建立DFIG-DVR系统模型,对比分析了电网电压不平衡时DVR的不投切与投切对DFIG的影响。结果表明,在电网电压不平衡条件下,所提控制方案可以实现DFIG的平衡运行。     

直驱风电机组低电压穿越改进控制方法仿真研究

采用改进的瞬时对称分量法对电网电压瞬时值进行对称分量分解,提出了电网电压不对称跌落时D-PMSG的低电压穿越控制策略,按照电网电压正序分量和额定电压的比值减小发电机功率,并在解耦控制中分别控制正序和负序分量,正序通道完成能量的传输,负序通道产生和电网负序电压相等的负序电压,从而保证网侧逆变器电流中无负序分量,避免了逆变器非全相过负荷,充分利用其容量。仿真结果研究表明,提出的改进控制策略实现了不对称故障下的低电压穿越,并且保持了逆变器三相电流对称。     

风电场的继电保护

大规模风电接人系统对电力系统电能质量的影响较大.风能的随机性和不可控性,使风电占系统容量的份额增大时,向系统提供的短路电流也越来越大,因此,风电保护配置对电网的影响也是重要的.文章对风电系统保护进行了论述,分析了风电对电网继电保护的影响,使用MATLAB的动态仿真工具SIMULINK、对包含风电场的单机无穷大电力系统发生联络线故障时进行动态仿真.通过分析双馈发电机不同故障类型下的故障电压、电流曲线,指出风电场应采用的适应性保护.     

动态电压恢复器在双馈风电机组故障穿越中的应用

考虑到动态电压恢复器(dynamic voltage restore,DVR)能在短时间内恢复电压的特点,该文研究了DVR协助双馈机组(doubly fed induction generator,DFIG)成功穿越全电压故障的能力。首先,针对双馈机组,选择合适的DVR拓扑结构及其补偿策略,分析DVR的控制策略,并提出采用单环电压反馈控制的策略。最后,利用PSCAD/EMTDC专业仿真软件搭建详细的仿真平台,实验结果表明在DVR的保护下双馈机组能成功穿越低压、零压和高压故障,尤其是其瞬态性能大为改善。     

基于DVR的风电机组低电压穿越仿真研究

文章提出了基于三单相结构动态电压恢复器(DVR)的风力发电低电压穿越(LVRT)方案。当电网电压发生跌落时,通过串联接入DVR来产生补偿电压,从而维持风电机组定子端电压的恒定。该方案是风力发电与电能质量的有效结合,充分利用了DVR在较短的时间内较强的电压补偿能力。仿真结果表明,该方案有效地抑制了转子侧暂态电流的蹿升,并及时将电网电压恢复到额定值,表现出了良好的低电压穿越能力。     

并网故障下双馈感应风力发电系统的改进控制策略研究

介绍在并网故障下对双馈感应风力发电系统改进的控制策略研究。并网故障分为对称故障和不对称故障,在不对称故障情况下,当电网电压频率为60 Hz并且电机转速接近同步速时,在双馈感应风力发电机的转子中将会出现接近于120 Hz的转子电流主要谐波;在对称故障下,定子电压有一个瞬间跌落,从而会在转子中导致过电流、过电压、过转速的出现。该文中转子侧变频器(RSC)主要用于抑制在并网故障下转子中出现的谐波分量或过电流等现象;网侧变频器(GSC)则用于抑制变频器之间直流电容电压中出现的谐波,以维持直流电容电压恒定。所提出改进控制策略可更好地抑制并网故障,改善整个双馈感应风力发电系统的控制性能,并使用Matlab/Simulink仿真验证了控制效果。     

基于双二阶广义积分锁频环的光伏并网发电系统仿真研究

电网不对称故障时,光伏发电系统中的负序分量和谐波分量会影响并网逆变器中的锁相环及控制算法。文章提出一种具有自适应滤波的双二阶广义积分锁频环技术,用于电网电压和并网电流正负序分量的提取以及电网电压同步信号的检测,并将该技术引入到正负序双电流环控制策略,通过优化不平衡控制策略中锁相环的方法,提升光伏并网逆变器整个控制系统应对电网不对称故障的能力。通过Matlab/Simulink软件平台搭建基于DSOGI-FLL锁频环的光伏并网发电系统模型并进行了仿真研究,结果表明,文章控制策略在电网不对称故障时有助于消除有功功率的2倍频波动以及抑制并网电流中的谐波分量。