几种风力发电机组低电压穿越技术分析

近年来风力发电占电力系统比重增长迅速.在电网出现故障导致电压跌落后,风力机组如果纷纷解列会带来系统暂态不稳定,并可能造成局部甚至是系统全面瘫痪,故人们开始关注风机并网并相应提出了低电压穿越(LVRT)要求.文中以北方某风电场中安装的双馈异步风力发电机(DFIG)和直驱永磁风力发电机(PMSG)两种机型为实例,在分析了二者实现低电压穿越功能原理的同时,利用电力系统仿真分析软件PSASP对两种机型的低电压穿越能力进行仿真,并根据仿真结果给出两种机型实际工作中的低电压穿越能力的最低电压限值.最后通过对比,分析两种机型各自低电压穿越能力的优越性.     

基于级联STATCOM的风电场并网电压稳定性研究

风力发电机组大多采用异步发电机,风力异步发电机并网发电时,会产生电压波动等一系列电能质量问题.通过论述异步风力发电机和级联STATCOM的数学模型,提出在风电场出口并联级联STATCOM的方法来解决风电场并网电压稳定性等问题.仿真结果表明,该方法可以有效并迅速地解决风电场并网电压稳定问题,提高风电场低电压穿越能力以及故障恢复能力.     

含大型风电场系统暂态电压稳定性分析

目前,静态电压稳定和暂态功角稳定的机理研究和分析方法已取得很大进展,然而对暂态电压稳定性的研究不够充分,有关暂态电压崩溃的机理、模型和稳定指标的研究尚待深入。为了探讨大型风电场接入电网后在电网受到短时大扰动后的暂态电压稳定性以及故障期间如何保持风电场并网运行并对系统暂态电压稳定提供动态支持,基于双馈风机建立了风电机组的暂态数学模型,分析了含风电场地区电网暂态电压失稳的机理,建立了暂态电压稳定指标和风电机组的综合控制模型,对比分析了不同风电接入容量、不同故障位置以及不同阵风强度下系统节点的暂态电压稳定性。通过改进风电机组的控制模型建立了具有暂态电压支持能力的快速桨距角控制和转子侧变频器控制协调控制模型以改善电网故障期间风电场地区的暂态电压稳定性。最后,通过仿真分析了大型风电场接入电网后系统发生大扰动期间风电机组特性对电网暂态电压稳定性的影响,验证了改进的控制模型对提高风电场地区暂态电压稳定性的有效性。     

应用DFIG-PSS改善电力系统低频振荡

在双馈异步风力发电机组中加装电力系统稳定器(DFIG-PSS)以提高系统阻尼,并分析了DFIG-PSS抑制低频振荡的原理,总结了4种典型的PSS模型和不同DFIG的控制方案下DFIG-PSS的输出接口位置,以及DFIG-PSS的输入信号.通过在含DFIG风电场的3机9节点系统中的仿真分析,表明DFIG-PSS对区域内振荡和区间振荡均有改善效果,且DFIG-PSS安装位置的不同,对低频振荡的改善程度也存在差异.     

双馈异步风力发电机组电网故障穿越技术研究

针对风力发电机在电网故障后持续并网运行与调控能力亟待加强的问题,本文对双馈异步风力发电机组电网故障穿越技术进行研究。在建立双馈异步风力发电机(double fed induction generator,DFIG)转矩补充虚拟惯量控制的基础上,引入设定初始值的桨距角控制,建立DFIG的复合频率控制策略,实现频率穿越,在转子侧添加主动式Crowbar电路实现低电压穿越,从而提升DFIG的电网故障穿越能力,并通过DIgSILENT/PowerFactory实验平台进行仿真分析。仿真结果表明,通过补充转矩增加DFIG的虚拟惯量,设置初始桨距角增加备用有功,两者共同作用的复合频率策略在提升跌落度与稳态值两方面改善DFIG的调频能力;主动式Crowbar电路投切速度迅速,将其模块引入Protection策略后,在电网故障消除后可立即向电网输送有功,并在故障期间可向电网输送无功。该研究有利于电力系统安全稳定运行。     

大型风力发电机在电网电压扰动下的特性

风力发电机并网后常常受到弱电网电压扰动的影响,甚至造成风机脱网使电网震荡加剧.为了避免此种情况的发生,通过分析在电网电压扰动情况下的变速恒频（VSCF）双馈感应（DFIG）风力发电机组运行特点,建立了风力发电机组模型,将一种改进的基于发电机定子磁链的定向矢量控制策略移植到风力发电机不间断运行控制中,对风力发电机组转子侧PWM输出电流和直流母线电压进行控制,从而达到风机稳定运行的目的利用Matlab/Simulink软件进行仿真,结果表明,该系统在电网波动时能够较好地抑制电网电压对转子电流和直流母线电压的影响.     

风电场并网系统的电压稳定性分析及改善措施

针对风电场并网带来的电压稳定性问题,以双馈风电机组为研究对象,根据双馈风电机组的运行特性,对风电机组的静态电压稳定和暂态电压稳定进行了理论分析,在Matlab/Simulink中建立了双馈风电场并网系统和静止无功补偿器模型,通过绘制双馈风电机组的P-V曲线,研究随着风电场出力的增加,电网静态电压稳定性的变化情况,并通过仿真验证了静止无功补偿器对于改善风电场并网系统的静态电压稳定性和暂态稳定性的作用.     

含风电配网系统电压稳定控制技术研究

提出了恒速异步风电机组和静止无功补偿器(SVC)的数学模型.并使用Matlab/Simulink建立了SVC的控制模型,通过包含风电场的配电网系统仿真计算,验证了模型的有效性以及SVC对异步机风电场暂态电压稳定性的贡献.研究结果表明,在风速变化情况下,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控制能够...     

附加阻尼控制静止无功补偿器对含风电互联系统阻尼特性的影响

静止无功补偿器(SVC)通常用于改善系统电压稳定性,但采用附加阻尼控制(ADC)后也可以抑制系统低频振荡。当互联电力系统中并网风电场装机渗透率达到一定水平后,区域间低频振荡就成为制约区域间电力传输能力和容纳风电能力的瓶颈,采用有ADC的SVC(简称ADC-SVC)有助于增加系统阻尼进而在相当程度上解决这一问题。在此背景下,研究ADC-SVC对含双馈感应风力发电机组(DFIG)的互联电力系统阻尼特性的影响。首先,简要介绍了DFIG的数学模型,导出了在转子电流限制条件下DFIG的无功功率极限。之后,分析了在含SVC的互联系统中与区域模式振荡相关的暂态能量。在上述工作基础上,针对SVC设计了用于改善系统阻尼特性的ADC,并采用特征根灵敏度法确定控制器参数。最后,以IEEE 2区域4机系统为例,分析了SVC电压控制增益与ADC增益对系统阻尼的影响,研究了ADC采用不同输入信号时的系统阻尼特性,并对比分析了不采用SVC、采用传统SVC和ADC-SVC的效果。仿真结果表明,ADC-SVC能有效提高互联系统的动态稳定性水平,对不同的系统运行方式和区域间振荡模式具有较好的鲁棒性。     

基于VSC-HVDC并网的海上风电场无功补偿控制策略

随着规模的扩大和并网距离的增加,海上风电场对电网电压稳定性影响愈加显著。针对经VSC-HVDC并网的双馈型海上风电场,逐一分析双馈机组(Double-fed induction generators,DFIG)特性和VSC-HVDC系统结构特征以及控制模型。在此基础上提出利用风电场侧换流站、风机网侧变流器和转子侧变流器三者相协调的无功控制策略,以提高系统电压稳定性。最后以CIGRE B4-39系统为例,运用DIgSILENT软件进行建模仿真,分析海上风电场出口母线电压发生跌落事故时并网点电压、各无功电源输出功率和风电场有功功率波动曲线,验证该控制策略的有效性。     

并网双馈风力发电机组的建模与仿真

基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了双馈风力发电机组/风力发电场的暂态模型.对风速变化下风电场并网运行的端口特性做了仿真,验证了模型的正确性.其次,对典型故障情况下并网风电场的运行进行了仿真,分析了转速、有功无功等量的动态响应,并验证了转子侧有Crowbar保护电路的双馈电机有一定的低电压穿越能力,有助于故障情况下电网的恢复.     

双馈电机风电场电压协调控制策略

为增强并网风电场的电压稳定性,提出了一种变速恒频双馈风机组与风电场无功补偿装置——静止同步补偿器的协调控制策略.该策略充分利用了DFIG网侧换流器、定子侧的无功发生能力,有效提高了风电并网点电压的暂态水平,并加速了电压的恢复过程.在DIg SILENT/Power Factory建立了仿真模型,仿真结果验证了该控制策略的有效性.     

基于双馈风力发电机的次同步振荡及其抑制策略

双馈感应发电机(DFIG)也称双馈风力发电机,其变速恒频的优点在风电场中得到了广泛应用。随着大量风电能源并网,远距离高压输电使用串补电容技术容易引起电网发生次同步振荡(SSO)。DFIG的定子绕组直连电网,因此在运行过程中极易受到电网SSO的影响。针对DFIG的SSO及抑制策略进行研究。首先,建立了DFIG系统数学模型,分析DFIG系统的控制策略;接着,针对SSO采用一种改进的基于2阶广义积分器(SOGI)的锁相控制技术;然后,在转子侧变流器(RSC)采用准谐振控制器(QRC)抑制SSO对于定子输出的影响;最后,通过MATLAB/Simulink软件仿真,验证了控制方案的正确性和有效性。     

河北红松风电场接入电网稳定性问题浅析

随着大批风电场的建设,风电机组在电网中所占比例越来越高。由于风力发电机组的可控性远弱于火力发电机组和水力发电机组,所以给电网带来了许多新的技术问题,尤其是并网风电机组在持续运行和切换操作过程中产生的电压波动和闪变,会对当地电网的电能质量产生不良影响。结合河北红松风电场实际情况,从并网风电机组输出的功率波动、无功功率补偿、电网稳定性等方面出发,分析了风力发电引起电网电压波动和闪变的主要原因,对降低电网电压失稳进行了浅析。     

双馈风力发电机并网控制策略研究

研究限制风力发电机在并网时的瞬变电流,避免对电网造成过大的冲击。通过建立DFIG空载数学模型,应用定子磁链定向的DFIG空载并网控制策略,并对一台2MW的DFIG空载并网进行了仿真验证,仿真结果表明,调节DFIG的定子电压与电网电压在幅值、相位、频率上高度吻合。     

改善风电场电压波动水平的风电机组附加调差系数优化整定研究

随着风力发电的大规模并网,风电场内的无功电压问题日益突出。将同步发电机组的励磁系统调差系数的概念引入风电机组的无功电压控制中,以提高风电场内部电压水平为目标,以发电机的安全运行极限和电网潮流为约束,以风电机组的附加调差系数为控制变量,建立了提高风电场内电压水平的风电机组附加调差系数优化整定模型,采用准蒙特卡洛方法,提出了风电机组附加调差系数优化设置策略。选取吉林地区某个含有58台DFIG的风电场进行分析。结果表明,对DFIG的附加调差系数进行合理整定可以充分发挥双馈风机的无功调节能力,有效改善风电场内部的电压波动。     

双馈式感应风力发电机组建模及其控制研究

以双馈式感应风力发电机组(DFIG)为对象,分析了DFIG的建模和控制问题。该模型包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型。提出了风力机的桨距角控制策略和发电机的转速控制策略。发电机转速控制采用dq同步旋转坐标下的矢量控制。用MATLAB/Simulink软件建立了DFIG模型,并且根据所提出的控制策略对风速随机变化以及系统电压突变时机组的运行情况进行了仿真。仿真结果验证了模型的合理性及控制策略的科学性和可行性。     

基于DFIG的风电接入系统对电力系统暂态稳定性的影响

研究了基于DFIG的风电接入系统对电力系统暂态稳定性的影响.通过对基于双馈感应电机的风电机组进行动态模拟以及对包含风电场的实际系统的仿真计算,研究了不同风电场接入容量和系统故障情况对系统暂态稳定的影响.结果表明,在系统故障期间基于双馈感应电机的风电机组可为系统返回正常运行状态做出积极贡献.     

DFIG在微电网中的电压频率协调控制策略

为了抑制双馈异步风力发电机(DFIG)因自身有功输出波动导致的微电网电压频率波动,提高其对微电网孤岛运行下电压频率支撑的能力,研究分析了DFIG有功虚拟惯量控制以及定子侧无功功率极限,提出了一种基于f-P和V-Q下垂控制的DFIG电压频率协调控制策略.在DFIG V-Q下垂控制中引入逻辑积分环节,在不额外使用补偿装置下有效抑制电压频率的持续波动,并且在微电网电压频率跌落时,能够与其他采用下垂控制的分布式电源(DG)构成对等控制策略,共同为微电网提供电压频率支撑.最后在DIgSILENT仿真软件中搭建了微电网模型,仿真结果验证了控制策略的有效性.     

风力发电系统仿真分析技术体系研究

对风力发电系统的仿真分析技术体系进行了研究,将风力发电系统的仿真分为风能特性仿真、单台风机仿真、风电场仿真和风电场集群仿真等四个层次.其中单台风机的仿真包括了风力机仿真、风力发电机仿真和相应控制系统的仿真.探讨了风能特性、风力机、风力发电机组、风电场、风电场集群等模型的建立.