双馈异步风力发电系统Crowbar保护研究

目前,基于双馈异步发电机（DFIG）的风力发电系统,已被当前的风电工业界所广泛接受。为了满足新的入网规程的要求,必须对电网电压跌落期间双馈异步发电机的低电压穿越能力进行研究。本文首先分析了电网电压跌落的情况下DFIG的瞬态特性．继而总结、评价了Crowbar保护电路的两种类型,最后指出了影响Crowbar电路保护效果的因素,以期对双馈异步风电系统的低电压保护方案的选择和实现做进一步的探索和研究。     

考虑尾流效应的双馈风力发电机组并网频率控制策略

双馈风力发电机组并网时转子与电网频率解耦,导致其无法响应电力系统频率的波动。风力发电机受到尾流效应的影响,同一风电场内的风力发电机运行状态不尽相同。因此,在考虑尾流效应的基础上,采用转速与变桨距协同频率控制策略,通过控制双馈风力发电机转子转速和桨距角,使其保留一定的有功功率参与电力系统调频。     

双馈感应风电机组建模控制仿真

随着双馈感应风力发电机的广泛应用,精确了解DFIG的静态及动态特性尤为重要。在深入研究DFIG内部结构的基础上,建立了DFIG发电机的9阶数学模型。并在风力机动力部分采用桨距角限速控制策略,在发电机电气部分采用定子磁链定向的矢量控制策略。分别针对DFIG对调度变化的响应,对阶越风速变化的响应以及对电网故障的响应（低电压...     

Crowbar_DFIG在电压骤升情况时的应对策略研究

针对电网电压骤升时造成转子侧过电流和直流母线过电压的问题,利用商业化的双馈感应发电机(DFIG)配备的Crowbar和Chopper电路,使风电机组具有高电压穿越的能力.本文分析了电网电压骤升引起的DFIG风电机组的电磁暂态过程,采用转子电流和直流母线电压滞环比较器来控制Crowbar电路和直流侧chopper电路的投入,通过消耗多余能量来保护励磁变频器.仿真结果验证了该方法抑制转子侧过电流、直流母线过电压及电磁转矩振荡方面的可行性和有效性,提高了DFIG风电机组运行的可靠性.     

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.     

基于Crowbar电路的双馈风电机组低电压穿越能力

针对传统控制策略的双馈风电机组的低电压穿越能力非常有限,不能满足我国电网运行条例中关于低电压穿越能力的要求．通过在转子侧增加撬棒(Crowbar)电路,在不改善控制策略的情况下,对Crowbar电路提高双馈风电机组的低电压穿越能力进行理论分析,并利用综合稳定程序(PSASP)对没有加装Crowbar电路和加装了Crowbar电路的双馈风电机组进行仿真比对.结果表明,Crowbar电路可以提高双馈风电机组的低电压穿越能力．利用风电机组低电压穿越试验装置在某地进行了现场试验,进一步证明了加装Crowbar电路不仅在理论上可以提高DFIG的低电压穿越能力,在实际应用中也是完全可行的方法．     

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。     

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.     

风电故障穿越能力提升方法

双馈感应发电机是并网型风电的主要机型,在高渗透率情况下,其故障穿越能力直接影响整个电力系统的安全运行。由于双馈感应电机(DFIG)定子侧直接接入电网,转子侧通过背靠背电力电子变换器接入电网,DFIG对电网故障引起的电压暂降事件非常敏感。为了提高DFIG的故障穿越(FRT)能力,提出一种在DFIG机端装设谐振型固态限流器(RBFCL)的故障穿越能力提升方案,在研究谐振型桥式故障限流器基本原理的基础上,制定故障限流器的控制策略。通过MATLAB/Simulink三相故障仿真,证明DFIG机端装设谐振型固态限流器,提升风电故障穿越能力措施的正确性和可行性。     

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.     

提高DFIG低电压穿越能力的改进控制策略

双馈感应发电机(doubly fed induction generator, DFIG)并网处发生短路故障时,基于传统crowbar技术的DFIG低电压穿越能力较低,须从电网吸收大量的无功功率,机端电压难以恢复。针对这一技术弊端,提出一种改进的综合控制策略:首先在原有crowbar技术的基础上引入直流卸荷电路(DC-chopper),在故障时能够抑制直流母线过电压和转子侧过电流;其次在转子侧变换器引入一个定子励磁电流的微分补偿项控制,以提升机组系统轴系机械应力。当电网发生严重故障时,改进的网侧变换器控制策略可将正常运行模式切换到无功支撑模式,从而补偿系统所需无功并为电网提供部分的无功功率。在PSCAD/EMTDC平台搭建DFIG并网的仿真模型,其仿真结果表明,在不同电压跌落程度下,提出的控制策略均能提高DFIG的低电压穿越能力。     

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。     

改进的双馈风电机组低电压穿越能力研究

针对风电机组低电压穿越能力的要求,在分析Crowbar电路和串联制动电阻(SDBR)保护原理的基础上,提出利用两种方式结合的方法来改善双馈风电机组的低电压穿越能力。利用Matlab/Simulink仿真平台建立基于双馈风力发电机的风电系统仿真模型,并将仿真结果同不加任何保护装置的风电系统各参数进行对比。结果表明,改进的保护措施能有效保护风电机组,提高机组的低电压穿越能力。     

基于Crowbar保护动作分群的风电场无功控制策略

针对双馈感应发电机(doubly-fed Induction generator,DFIG)组成的风电场,提出一种基于Crowbar动作分群的风电场无功控制策略。通过分析Crowbar保护动作期间DFIG的低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)特性,改进了DFIG网侧变流器的控制,并仿真验证该控制策略的有效性。在充分考虑Crowbar保护动作对风电场LVRT能力影响的基础上,采用一种基于电压跌落临界值的方法,对Crowbar保护动作情况进行预判断并同调分群,并针对不同机群的不同运行特性,分别采用低电压穿越控制和基于Crowbar保护动作分群的无功控制策略,仿真验证了该控制策略能有效提高风电场的LVRT能力。     

双馈风力发电机组的动态模型仿真

为满足在电网发生故障时风电机组需保持与电网连接并向系统不间断供电的要求,提出了双馈风力发电机的动态模型、变流器模型、变流器保护及电网模型,以研究双馈风力发电机的暂态特性.以1.5.MW SUT1500双馈风力发电机为原型,由一个无穷大电源等效电网模型,变流器模型采用定子磁链的定向电流矢量控制方法,利用PSCAD软件对双馈电机的暂态特性进行仿真.仿真结果表明,矢量控制能够实现双馈电机的有功、无功解耦,并可改善系统的低压穿越能力.     

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。     

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．     

混合风电场无功极限的研究

由于客观条件的制约,我国风电场普遍存在弃风现象。针对由双馈感应异步发电机(DFIG)和鼠笼式异步发电机(SCIG)组成的风电场,根据电网调度中心向风电场下达的有功出力指令,建立模型用以确定风电场发出最大感性无功功率(无功极限)的有功调度方案,以充分发掘风电场本身的无功调节能力。该方案可以减少附加无功补偿装置的投切次数以及为其无功补偿的容量提供参考。通过在PSCAD平台上建立混合风电场模型,验证了模型的有效性。     

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.     

基于等效转子电压的双馈感应发电机灭磁控制

针对电网电压故障引起的双馈感应发电机磁链弱阻尼振荡问题,提出一种采用等效转子电压的双馈感应电机灭磁控制策略。分析电网电压故障激起的双馈感应电机定子磁链的暂态过渡过程,建立定子磁链状态方程;通过求解状态方程的特征根和定子磁链的振荡频率及阻尼比,在转子电压前馈补偿项的基础上引入定子磁链的微分反馈项,得到等效转子电压参考值,并研究了其改善磁链欠阻尼特性和加快暂态磁链衰减的机理。最后,双馈感应发电机的仿真结果表明,本文方法可以较好地抑制故障期间的磁链振荡冲击,有利于双馈风电机组故障穿越能力的提高。