双馈异步风力发电机矢量控制研究

根据交流励磁变速恒频风力发电系统的运行特性,将矢量控制技术应用于双馈异步风力发电机的控制.机侧变流器采用定子磁链定向矢量控制,网侧变流器采用电网电压定向矢量控制,2个控制器共同作用,其工作状态根据双馈异步风力发电机的运行状态自由切换.试验结果表明:本控制方法能实现功率的双向流动,保证了双馈异步风力发电机稳定的并网运行.     

不同风电机组并网对电力系统暂态电压稳定性的影响

随着中国三北风电基地的初步建成,初步实现了大型风电场集中并网。但由于风电场始终处于电网的末端,场内机型不一,网架结构较弱,致使电网有功和无功波动,降低了电力系统暂态电压稳定性。针对上述问题,建立基于普通异步风力发电机组(AWT)、双馈异步风力发电机组(DFIG)的暂态数学模型,并以新疆某地区风电场作为实例,利用PSASP仿真软件分析这两类型风力发电机组以各种比例接入系统后的暂态电压稳定性。仿真结果以及临界故障清除时间(CCT)表明:并入电网的风电场DFIG占有量越多,系统的暂态电压相对越稳定。     

风电机组网侧逆变器实时电流跟踪法谐波抑制

为解决异步风力发电机网侧逆变器接入带有非线性负载的电网时存在谐波干扰的问题,采用一种改进的并网逆变器实时电流跟踪谐波抑制方法,建立了风力发电机网侧并网逆变器电压矢量、电流跟踪和扰动的数学模型以及控制系统的谐波电流实时跟踪仿真模型.利用Matlab/Simulink对带非线性负载的并网逆变器控制系统进行电流跟踪谐波抑制仿真,并研究逆变器离网独立运行时对负载的供能过程.仿真结果表明,该实时电流跟踪谐波抑制方法具有良好的跟踪性能和抗扰性能,与传统谐波抑制方法相比具有较强的鲁棒性,为深入研究整个系统的并网逆变以及搭建实验平台提供了依据.     

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.     

风力发电并网技术及其对电能质量的影响

介绍了风力机组并网技术和风力发电机并网及运行试验,分析了风力发电机组并网对电网电能质量的影响,探讨了引起波动和闪变的机理及闪变测量模型,论述了电压波动与闪变的抑制方法.     

双馈风力发电机空载并网控制策略研究

根据变速恒频双馈风力发电系统的运行原理,基于定子磁链定向的矢量控制技术和网侧变换器电网电压定向的矢量控制技术,设计了双馈风力发电机空载并网控制系统,实现了双馈风力发电机的柔性并网和有功功率与无功功率的解耦控制及最大风能追踪.基于Matlab/Simulink仿真平台,对双馈风力发电机空载并网模型进行了仿真,并利用试验设备对双馈风力发电机空载并网进行试验验证.通过对仿真和试验结果的对比分析,验证了所提控制方法的正确性和有效性.     

新型交流励磁直驱风力发电机的空载特性

为解决现有双馈异步风力发电机低风速段运行范围窄和直驱永磁风力发电机励磁不可控的问题,提出一种新型的采用交流励磁的直驱式风力发电机.利用已经设计的发电机参数,推导新型直驱交流励磁风力发电机的数学模型,同时利用MATLAB的Simulink功能建立发电机空载模型.结果表明,励磁频率、定子频率及转子机械转速频率间存在线性关系;发电机机械转速在低风速段时,通过调节励磁频率和励磁电流,发电机仍能输出额定电压,最终增加了发电机的运行范围.     

双馈风力发电机空载并网控制策略对比分析

以双馈式风力发电机空载数学模型为基础,分析现有双馈风力发电机并网控制策略原理,并从响应速度、控制精度及控制稳定性等方面对其进行综合对比。然后基于PSCAD/EMTDC仿真,对理论分析结果进行验证.仿真表明基于滞环比较电压开环控制,响应速度快,但精度较差;SPWM电压开环控制策略,精度较好;电压闭环控制策略稳定性好,响应速度较慢;滞环比较电压闭环控制在保持精度的基础上响应速度更快,与分析结果一致。最后通过不同初始运行转速的双馈风力发电机自动并网仿真,证明在超同步、亚同步以及同步状态下,以上4种控制策略均能实现双馈风机的顺利并网,且基本没有冲击电流.     

考虑风电接入的配电网集中-分布式无功电压控制

研究了分布式电源中发展较为成熟的风力发电机组并网后配电网的无功优化问题.建立了风电机组的稳态模型,介绍了风电场在电力系统潮流计算中的处理方法,分析表明该方法在降低系统网损的同时,提高了电压质量.     

微网下双馈风力发电系统并网运行研究

提出一种基于旋转坐标系下双馈异步发电机(DFIG)数学模型,利用新的定子磁链定向方式推导出空载、负载并网控制与DFIG矢量控制策略,解决交流励磁风力发电机并入微电网冲击较大及功率控制不佳的现状.以Matlab/Simulink为仿真平台分析搭建整体交流励磁发电系统模型,对仿真所得电压、电流波形进行分析后对相关参数不断调整,可行性评估后表明该方案最大程度减小了对主网的冲击,验证了该方案的有效性.     

基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器控制策略

针对采用常规恒功率控制方式下的光伏并网逆变器缺乏电压和频率动态调节能力的问题,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)的光伏并网逆变器控制策略.根据同步发电机的原理,建立同步发电机的并网等效电路和矢量关系表达式,设计了有功频率控制算法和无功电压控制算法,搭建了虚拟同步发电机控制策略下的光伏发电系统.在Matlab/simulink环境中建立了10 k W的光伏并网系统.仿真结果表明,基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器具有与同步发电机相似的调频调压特性,能够较好地适应电网运行要求.     

基于Crowbar电路的双馈机低电压穿越特性仿真分析

双馈感应发电机特殊的电路结构使其在并网运行时对电网电压跌落非常敏感,通过Crowbar保护电路短接转子是目前常采用的实现双馈感应发电机低电压穿越的措施,其主要缺点是此时双馈机运行于异步机状态,需要从系统吸收无功进行励磁。本文对双馈感应发电机电压跌落下的运行特性进行了分析,在总结了传统的Crowbar投切控制策略优缺点的基础上提出了一种改进的Crowbar投切控制策略。在M ATLAB/Simulink仿真平台下搭建并网双馈机风电场模型,对双馈机低电压穿越运行特性和所提的Crowbar投切控制策略进行仿真分析。仿真结果证明了所提的改进的Crowbar投切控制策略的有效性。     

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...     

采用网侧TCVR的双馈风机低电压穿越控制策略研究

随着风电并网容量的快速增加以及海上风电的发展,风电机组在故障期间的并网运行特性更加受到关注。采用了一种比较简单的双馈型风力发电机组的低电压过渡方案。在风电场变电站的低压侧安装晶闸管控制电压调节器(TCVR),当电网电压跌落时,根据电网电压下降的幅度对网侧电压进行合理补偿,提高双馈电机定子侧电压。在PSCAD/EMTDC中建立了5 MW双馈风电系统的模型,应用所提的控制方法,对风电机组在严重对称故障下的运行特性进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

变速恒频双馈风力发电系统实验研究

为方便在实验室对双馈风力发电系统进行研究,研制了一套双馈风力发电实验平台.为在该实验平台上实现双馈风电系统的并网运行,给出了基于定子磁链定向的双馈感应发电机并网运行励磁矢量控制策略,并对空载并网方式和直接并网方式进行了比较.在该实验平台上采用直接并网方式进行并网,并对并网型双馈风力发电系统运行特性进行了研究,实验结果表明,双馈电机通过直接并网方式并网时效果良好,并网后系统动静态性能良好.     

Crowbar电路在低电压穿越技术中的研究

电力系统风电并网中,风机需要具备低电压穿越性能,即电网电压波动时风机可以不脱离运行并向电网回馈能量,通过对三电平整流器的SVPWM的控制算法、二极管钳位型三电平变流器和电网跌落对风电变流器的影响三方面的研究,针对大功率直驱变流器提出一种基于耗能型的Crowbar电路,相比于传统保护电路和控制策略,所提出的方案增加了制动单元,并设计了其中开关管的控制方法,来实现低电压穿越的能力,并通过1.5MW的直驱风电机组及并网变流器构成并网系统验证设计的合理性.     

风电机组低电压穿越测试继电保护策略研究

为了提高电力系统的稳定性,电网要求风电机组具备低电压穿越能力。在测试风电机组低电压穿越能力时,为保证风电机组及电压跌落装置的安全,设计了一套包括反时限过流保护、电流速断保护、低/过压保护、低/过频保护以及差动保护等5个保护模块的继电保护系统,并在风电机组低电压穿越仿真测试平台上进行了验证。结果表明,所设计的继电保护系统可以保证系统故障时可靠动作,低电压穿越测试时不会误动作,能够躲过风电机组起动时的尖峰电流,起到保护电压跌落装置的作用。     

基于阻抗匹配的小型风电系统功率输出优化方法

为解决现有小型风力发电系统风能利用率偏低的问题,提出一种新型的基于阻抗匹配的系统功率输出优化方法。通过建立和分析小型风力发电系统数学模型,指出在发电机与整流器间串联阻抗后风电系统稳定运行点会发生变化,若阻抗参数设置合理则可提高系统的功率输出;基于该原理,采用粒子群优化算法,结合风速以及蓄电池电压的概率分布情况,以发电机一段时间内输出能量最大为优化目标,确定阻抗参数。仿真结果表明,选择合适的电抗器参数可以有效提高风力发电机能量输出,优化后平均输出功率增加了约21％。     

1MW高滑差绕线式异步风力发电机的设计研究

对高滑差绕线异步风力发电机的运行特点进行了概述,分析了异步发电机和电动机设计的异同点,对现有异步电机的激磁参数计算进行改进,提出了1MW外接转子电阻高滑差绕线式异步风力发电机的设计方案,给出转子损耗分布的计算及电磁设计特点,根据准确的等值电路编写了高滑差绕线异步发电机CAD软件.实例验证高滑差绕线异步风力发电机的设计方...     

电压暂降过程中的双馈风力发电机无功功率调节能力

西班牙风力发电容量日益增加,已迫使输电系统运营机构（TSO）对电压骤降期间风力发电机无功出力提出新的要求．在稳态运行条件下,双馈风力发电机方便调节无功功率;但在电压暂降过程中,难于提供足够的无功功率．论文仿真分析了双馈风力发电机的无功出力,考虑保护系统和电网侧换流器共同作用,以满足无功平衡要求;故障瞬间,Crowbar电阻及其连接时间对无功平衡影响大,而电网侧换流器充当STATCOM作用,有助于改善电压波形,以实现转子侧换流器的重接．