考虑低电压穿越影响的双馈感应 发电机谐波电流特性

双馈感应发电机（DFIG）作为当前应用最广泛的风力发电机,其特殊的结构使其故障运行特性十分复杂,尤其在低电压穿越（LVRT）运行状态下,已对电网安全运行和保护控制的顺利实施造成一系列影响。目前对DFIG的短路电流特性已有大量研究,但是针对定转子电流谐波特性的研究还鲜有报道。考虑LVRT的影响,对电网不对称故障情况下DFIG定、转子谐波电流的特性进行研究。从电磁暂态过程的角度详细推导了Crowbar动作后的DFIG定子谐波电流的解析表达式;在Crowbar未动作时,从转子侧变流器影响机理出发,研究了由变流器控制引起的定、转子谐波电流的产生机理。所得结论通过仿真进行了验证     

Crowbar优化控制策略下的双馈风机无功调节能力研究

在分析双馈风机(DFIG)无功调节原理的基础上,根据最新的低电压穿越要求,建立优化的Crowbar控制策略,进而提出在电网严重故障期间内,Crowbar投入时由网侧变流器充当STATCOM为电网提供无功,Crowbar退出时无功输出继续由转子侧变流器励磁调节控制,推导出DFIG网侧及定子输出无功功率极限的表达式,结合优化的Crowbar控制策略研究DFIG的无功调节能力,最后利用RTDS平台进行仿真验证。结果表明,DFIG的无功调节能力与理论分析一致,在电网故障期间,应用此控制策略的DFIG可连续提供最大无功支持,且能帮助恢复电网电压。     

交流电网故障时DFIG机组定转子暂态特性分析与仿真

针对电网对称及不对称故障,给出了估算定、转子暂态磁链和电流的方法。利用机理建模法建立了DFIG机组的数学模型,分析了电网故障下DFIG机组定、转子磁链的暂态特性,并推导出了定、转子暂态电流表达式。在理论分析的基础上,应用Simulink平台搭建了基于定子电压定向矢量控制策略的1.5 MW DFIG机组转子侧及网侧变换器模型,采用矢量轨迹图直观描述了定、转子磁链和电流的暂态变化过程,并提出一种结合基于双dq正、负序分解矢量控制与Crowbar电路的改进控制策略。通过仿真试验,验证了暂态电流表达式的正确性,并得到了跌落后电压值与定、转子电流最大值之间的关系曲线。此外,所提出的改进控制策略能够提高机组故障穿越能力。     

基于Crowbar保护的双馈感应发电机组的低电压穿越研究

分析了双馈感应发电机组在电网电压跌落时Crowbar阻值变化对电网的影响。根据双馈感应发电机(Doubly-FedInduction Generator,DFIG)的数学模型,推导出在发电机机端发生对称故障时,定子、转子电流的表达式,通过故障期间的最大转子电流,给出Crowbar阻值估算值。在EPSCAD/EMTDC软件中仿真分析不同的Crowbar阻值对系统的影响,验证公式推导的正确性,并通过仿真试验确定合理的Crowbar切除出时间。     

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。     

双馈感应式风力发电系统低电压运行特性研究

双馈感应发电机（DFIG）具有有功、无功功率独立调节能力及励磁变频器所需容量小等优点,在风力发电系统中得到越来越广泛的应用。但正是励磁变频器的过流能力限制使得其对电网故障非常敏感,电网故障下DFIG风电机组的控制能力受到限制。当前国外大多数风电并网标准都要求风力发电机在电网电压跌落的情况下不能从电网中解列,以便在故障后电网恢复过程中提供功率支持,避免发生后续更为严重的电网故障,这即是对风电机组低电压穿越能力的要求。为了保护变流器和对电网提供支撑,需要研制一种能够在电网故障发生时为故障电流进行旁路的设备——Crowbar电路。针对Crowbar的电流旁路装置进行了研究,说明Crowbar电路具有抑制转子浪涌电流和保护直流母线的作用,并在小功率平台上进行了试验,证明了这种设备对于提高DFIG系统的LVRT能力具有重要的作用。     

变阻值Crowbar电路及其在提高双馈式风电机组低电压穿越能力中的应用

双馈风力发电机的低电压穿越能力较差,Crowbar技术是提高双馈风力发电机低电压穿越能力的有效手段。分析了DFIG机端短路时Crowbar阻值对转子电流和暂态过程的影响,指出传统Crowbar电路采用固定的阻值,无法兼顾低电压穿越过程中各阶段对该阻值的不同要求。为此提出了一种变阻值Crowbar的电路,采用这种电路只要控制脉宽就可以改变Crowbar电路的等效电阻,在电网发生地电压故障后,可以根据保护过程不同阶段的特点及时调整Crowbar电路电阻,提高双馈风力发电机的低电压穿越能力。为了验证调整效果对新设计的Crowbar电路的调整效果进行了仿真。仿真结果表明,变阻值Crowbar能够通过控制脉宽实现对Crowbar等效电阻的有效控制。     

应用撬棒电路的双馈型风力发电机低电压穿越分析

风电场规模已经变得越来越大,风电机组的解列会严重影响系统的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越能力以应对电网电压跌落。由于DFIG的定子侧直接与电网相联,在电网电压突然跌落时,定转子中会出现很大的电压和电流,需采用Crowbar电路（撬棒电路）来旁路转子侧变流器。文中分析了Crowbar电路的控制原理,然后在理论分析的基础上进行了仿真,仿真结果验证了Crowbar电路能够帮助DFIG在故障期间实现低电压穿越,最后进一步分析了Crowbar电路投切时间的选取。     

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。     

基于电池储能和Crowbar的风力发电机低电压穿越控制的研究

文章提出一种基于电池储能和Crowbar协调控制提高DFIG的LVRT能力的策略。在系统电压小幅跌落时,电池储能系统,通过PQ解耦PI控制,适当调节交流侧输出电压幅值和相位,以提供满足系统电压稳定的无功功率;当系统电压大幅跌落时,电池储能协同Crowbar电路的投切控制,及时卸荷多余能量并保护变流器,保证DFIG在故障期间不脱网运行。在PSCAD/EMTDC平台对本文提出的控制策略进行仿真,结果表明本文的控制策略能在系统电压在大幅深度跌落情况下,使DFIG具备LVRT能力。     

双馈异步风电机组机侧转速控制器的设计与仿真研究

双馈异步风力发电机组(DFIG)机侧(即转子侧)变流器作为其电控系统的核心控制部件,主要负责双馈感应电机的转速控制和发电机无功调节任务,但由于其具有非线性、强耦合等复杂特性,导致变流器的控制器设计十分困难。针对上述情况,提供一种DFIG转子侧变流器控制策略设计方法和控制参数优化方法,可通过调节转子侧电流大小实现双馈感应电机转速、无功的无静差调节;并以1.5 MW DFIG实际参数为模型,利用Simulink仿真软件对该控制策略进行仿真验证。研究结果表明：利用PI控制器可实现DFIG转速-转矩控制,发电机转子侧电流理论上可实现无静差跟踪。     

计及Crowbar保护的双馈风电场等值建模研究

研究双馈风力机(DFIG)短路后转子电流增长与机组端电压跌落幅值之间的关系,提出一种能够表征Crowbar保护动作情况的电压跌落判据;在此基础上,考虑到单机无穷大并网结构和风电场拓扑结构的不同,对所提动作判据进行修正并依此判定Crowbar动作情况;继而,以Crowbar保护动作情况为机群分类原则,建立风电场等值模型;使用DIg SILENT Power Factory搭建实际风电场并进行计算分析,与传统等值模型和详细模型对比,验证所提方法的有效性。     

基于Crowbar的双馈风力发电机LVRT 仿真分析与实验研究

要保证双馈电机具有低电压穿越能力,关键是要限制转子过电流和直流母线过电压。提出了采用转子侧Crowbar保护电路和直流侧卸荷保护电路协调配合的保护方案。用转子侧保护电路来抑制转子过电流,直流侧卸荷保护电路来维持直流母线电压恒定。在此基础上用MATLAB/Simulink软件搭建了仿真模型,并从理论仿真和现场实验测试2个方面对该方法进行验证,仿真与实验结果表明,该方案可以提高DFIG低电压穿越能力。     

计及风机短路电流偏移特性的配电网阻抗幅值差动保护方

区别于常规电源机组,当输电线路发生短路故障时,风电机组配置的Crowbar保护可能启动,导致风电机组转速下降,从而引起风电侧短路电流频率发生偏移,使得基于基频短路电流计算的测量阻抗出现偏差,传统距离阻抗保护方法可能拒动或误动。针对该问题,提出了计及风机短路电流偏移特性的配电网阻抗幅值差动保护方法,首先探究了风电短路电流偏移特性,建立了线路故障时,风机侧短路电流偏移误差模型,并基于阻抗平面图,研究了其对距离保护的影响机理。然后,基于差动阻抗和制动阻抗在正常运行、外部故障和内部故障之间的显著差异,提取阻抗幅值差动特征,构造了阻抗保护幅值差动判据,其不受短路电流偏移的影响。最后,基于PSCAD/EMTDC进行仿真分析,结果表明：提出的保护方法不受风电接入比例及短路电流偏移的影响,并且过渡电阻电阻可以提高内部故障时保护动作的灵敏性,以及外部故障保护不动作的可靠性。     

一种新型的风电场低电压穿越时撬棒电路设计与阻值选定

针对传统撬棒电路（Crowbar）在风电场低电压穿越时给电网带来无功负担问题,提出了一种新型的Crowbar保护电路,介绍了新型Crowbar的设计与阻值选定,并在PSCAD环境下搭建双馈式感应发电机（DFIG）模型,分析比较了无Crowbar保护电路、带有传统Crowbar保护电路和新型Crowbar保护电路时DFIG在电网电压跌落情况下的动态特性。结果表明,新型的Crowbar在有效保护风电场的同时减少了电网的无功负担,有效地弥补了传统Crowbar带来的电网无功负担。     

内置Crowbar电路的双馈风电机组短路特性研究

风电装机容量在电网中所占的比例不断增高,当电网运行出现故障时,不能忽略风电机组短路电流对继电保护装置所造成的影响。当电网电压大幅度跌落时,撬杠保护(Crowbar)动作使风力发电机组的拓扑结构发生变化,影响风电送出线路继电保护装置的整定计算。文章在推导撬杠保护动作时风电机组等值模型的基础上,分析得到双馈感应风力发电机组的短路特性以及用于短路电流计算的模型,最后在PSCAD平台下验证了模型进行线路保护装置整定时的有效性。     

双馈风电机组HVRT暂态电流计算及其控制策略研究

文章从双馈风力发电机组(DFIG)暂态过程出发,考虑高电压穿越(HVRT)过程中切换延时和无功控制因素的影响,推导了DFIG对称电压骤升下优化后转子全电流的表达式,弥补了现有暂态过程计算中准确度不足等缺陷。利用优化后转子全电流表达式,设计了一种有效抑制转子过流的限流控制策略,显著提高了风电并网稳定性。仿真验证了转子电流表达式的正确性和改进控制策略的有效性。     

考虑撬棒和直流卸荷保护的双馈电机电磁暂态过程分析

故障期间,撬棒（crowbar）保护和直流卸荷（chopper）保护的工作状态对双馈风电机组（DFIG）的暂态过程有重要影响。为此,针对三相故障不同严重程度下的双馈风力发电系统,综合考虑撬棒保护和直流卸荷保护的协调控制方式,通过分析转子电流、直流母线电压与机端电压跌落的关系,新建统一的保护动作分析判据;在此基础上,分析撬棒保护和直流卸荷保护在不同电压跌落深度下的状态,并建立统一的双馈电机故障后暂态等值模型。最后基于PSCAD/EMTDC提供的1 MW双馈电机标准模型,验证了所建DFIG暂态等值模型的准确性。     

双馈感应风力发电系统低电压穿越控制

传统的双馈感应发电机(DFIG)矢量控制方案忽略了定子暂态磁通,导致当电网出现故障时控制性能恶化.为了提高电网故障下DFIG的不间断运行能力,将矢量控制与自抗扰控制器结合起来,利用扩张状态观测器估计出定子暂态磁通和电机参数误差对系统的影响并加以补偿.仿真结果表明该文提出的控制方法削弱了电网故障时DFIG的转子暂态电流峰值和电磁转矩波动,有效地保护了转子变频器和风力机机械结构,而且对电机参数误差具有鲁棒性.     

基于主动阻尼器的双馈式风力发电机组故障穿越控制策略

针对双馈式风力发电机组的故障穿越控制策略问题,分析电网对称故障时其转子电压和电流的瞬态特性,找出引起转子过电压和过电流的原因。在不增加励磁系统硬件的条件下,通过改进控制方法在转子中形成一个主动阻尼电阻,有效地限制由定子磁链直流分量引起的转子过电流。以2MW双馈式风力发电机组为例,对所提出的故障穿越控制策略进行仿真研究。仿真结果说明所提出的故障穿越控制策略的可行性和有效性,可提高双馈式风力发电机机组的故障穿越能力。