基于VisSim的SCIG风力发电机组动态模型建模与研究

给出了基于鼠笼型感应发电机(SClG)的风力发电机组的五阶与三阶动态模型,其中五阶模型包括定子、转子模型及简化的传动系统模型;忽略定子暂态过程后,得到包括转子模型及简化的传动系统模型的三阶模型.在VisSim仿真软件上实现了上述两种模型的建模,并针对各自的响应特征进行了仿真比较.仿真结果验证基于VisSim的SCIG风力发电机组建模的正确性,同时也为风力发电机组的仿真研究提供了一个新的途径.     

基于Matlab/Simulink的双馈感应风力发电机组建模和仿真研究

以双馈风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、双馈感应发电机、定子磁链定向的矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用matlab软件中simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了双馈风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃风速为例对所建模型并网后运行特性进行了仿真研究。实现了双馈风力发电机组的最大风能捕获和功率解耦控制,仿真结果表明,双馈风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。     

风电场联络线短路电流特性的研究

为了对包含双馈感应风力发电机风电场的联络线保护进行研究,有必要对联络线发生故障时的短路电流特性进行分析。对于联络线对称短路故障,利用双馈风力发电机定、转子磁链的暂态变化机理,推导了双馈风力发电机组在联络线远端和近端故障情况下的定子暂态电流解析表达式。对于不对称短路故障,通过利用对称分量法和双馈感应风力发电机简化正负序等效电路,定性地分析了联络线发生不对称故障时的短路电流特性。仿真结果表明含双馈感应风力发电机的风电场联络线短路电流特性与常规电力系统短路电流特性有明显差别。     

双馈风力发电机建模与仿真分析

以双馈风力发电机为研究对象,应用madab／simulink工具建立了包括风力机、传动部分、双馈感应发电机、定子磁链定向的矢量控制策略及并网部分整体模型,仿真结果表明所用控制策略得当,可以实现双馈风力发电机的功率解耦控制,双馈风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。     

风力发电机组动态模型研究

该文针对基于双馈感应发电机的变速风力发电机组轴系的特点，用等效集中质量法和动力学方程建立了其包含机械传动链动态的轴系模型，与发电机动态方程组成8阶微分方程组。该8阶模型同时考虑了风力发电机组的机械和电气动态特性，弥补了现有各种模型过于简化的不足。并与不考虑机械动态的简化模型进行了仿真结果的对比。采用该模型可以更加有效地进行风力发电系统控制系统的设计，以及分析机组在各种运行工况下的动态行为。     

双馈风力发电机组并网控制策略及性能分析

为了实现双馈风力发电机组无冲击电流并网,基于电网电压定向矢量控制技术,提出了一种考虑转子电流动态调节特性的双馈风力发电机组空载并网控制策略。基于Matlab/Simulink仿真平台,建立了双馈风力发电机系统及其并网控制的数学模型,并对不同初始运行转速的双馈风力发电机组的自动并网运行特性进行了仿真。仿真实验结果证明无论初始转速为同步转速,还是超、亚同步转速,利用提出的并网控制策略,双馈风力发电机组能很好快速地建立定子电压,并网过渡过程定子电流基本没有冲击。     

电网对称故障时双馈感应发电机低电压穿越控制

分析电网对称故障时,双馈感应风力发电机定子磁链变化过程、导致定转子过电流的原因、电网故障发生具体时刻及故障程度对双馈感应发电机定转子的影响,提出一种双馈感应风力发电机转子侧变换器低电压穿越控制策略,改善了双馈感应发电机在电网故障时定、转子过电流的情况,实现了双馈感应发电机在电网对称故障时的低电压穿越.在理论分析基础上,建立双馈感应发电机转子侧变换器低电压穿越控制模型和3 kW双馈感应发电机励磁变换器低电压穿越控制实验系统.实验结果表明,所提出的双馈感应发电机低电压穿越控制策略动态响应快、方法行之有效.     

双馈感应发电机的线性化动态模型及运行特性分析

对建立在定子旋转磁场坐标系中,以转子绕组励磁电压为控制变量的双馈感应发电机的3阶动态模型进行了线性化处理,得到了适用于小干扰稳定分析的双馈感应发电机状态方程和相应的传递函数.进而利用开环传递函数和根轨迹方法分析了发电机运行点与发电机动态品质的关系,并利用MATLAB软件对双馈感应发电机的控制变量在发生幅值不同的扰动变化时的动态响应做了对比仿真.该仿真分析将有利于了解双馈感应发电机的运行特性及掌握它的控制特性.文中提出的双馈感应发电机线性化模型适用于变速恒频双馈风力发电系统的相关研究.     

计及撬棒保护影响的双馈风力发电机组故障电流特性研究

为了研究对称及不对称电网故障情况下双馈风力发电机组的故障电流特性,建立了两相静止坐标系下双馈风力发电机组的动态模型。对近区严重故障且撬棒保护动作情况下双馈风力发电机组的定子绕组磁链动态过程进行了研究,提出了一种兼顾精确性和简易性的定子绕组磁链简化计算模型。以此为基础,对对称故障和不对称故障情况下双馈风力发电机组的故障电流特性进行了分析,得到了其解析表达式,建立了故障电流的等效计算模型。数字仿真结果表明,理论分析结果在故障发生后的前2个工频周期内具有很高的精确度,可以满足继电保护原理研究和整定计算的应用要求。     

双馈风力发电机变换器的控制方法研究

本文主要研究了双馈感应电机(DFIG)的网侧和转子侧变换器的控制方法。双馈感应电机中转子侧变换器采用定子磁链定向矢量控制技术,实现了风能的最大跟踪以及有功功率和无功功率的解耦控制。网侧变换器采用电网电压定向矢量控制技术,控制了直流母线电压的恒定以及调节了网侧的功率因素。采用PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件,构建了包括风速模型、风力机模型、变速恒频双馈电机、定子侧和转子侧变换器在内的双馈风力发电机仿真模型。仿真实验结果表明,所提方法是有效、合理的。     

风力机等效模型对双馈风机LVRT特性影响研究

风电机组单机并网容量逐步增大,为了较准确的研究风力机等效模型对双馈风力发电机组低电压穿越特性的影响,本文采用等效集中质量法,建立了同时考虑风力机叶片和传动轴柔性的风力机三质量块等效模型,以及考虑传动轴柔性的两质量块等效模型和忽略风力机柔性的单质量块等效模型。依据并网导则要求,建立了基于Crowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越控制策略。在电网电压不同跌落故障情况下,研究了采用不同风力机等效模型对双馈风力发电机组低电压穿越特性的影响。仿真结果表明：同时考虑风力机叶片和传动轴柔性的风力机三质量块模型更能准确地反映双馈风力发电机组低电压穿越有功功率特性。     

基于定子电流特征分析的双馈风电机组叶轮不平衡故障诊断

针对双馈风电机组叶轮不平衡故障诊断,提出一种基于导数分析的定子单相电流故障特征分析方法。首先,基于双馈感应发电机以及风力机传动链模型,详细推导了叶轮不平衡故障下双馈感应发电机定子电流的表达式,并获得其对应的故障特征频率。其次,为了凸显定子电流故障特征频率,基于导数分析思路,引入叶轮不平衡下定子电流故障特征定义及其表达式,提出基于定子单相电流的叶轮不平衡故障诊断方法。最后,建立考虑叶轮不平衡故障的双馈风电机组仿真模型,对机组在不同风速和不平衡度下的故障特征进行仿真分析。结果表明与直接对定子电流、叶轮转速进行频谱分析相比,所述方法能够有效地提取出叶轮不平衡故障特征,且通过监测特征频率幅值的变化情况,可以有效地判断出不平衡故障严重程度。     

电网故障下双馈风电机组暂态电流评估及分析

为了便于分析并网双馈风力发电机组低电压穿越(LVRT)运行的承受能力,有必要对电网故障下双馈风电机组的暂态电流进行评估.本文利用双馈发电机定、转子磁链的暂态变化机理,推导并提出了双馈风电机组在机端短路故障和电网电压不同跌落程度时的定、转子暂态电流评估的解析表达式,并通过考虑风力机传动链柔性的机组暂态仿真结果验证了推导表达式的正确性.在此基础上,应用推导的表达式对双馈风电机组在不同初始输出有功功率、无功功率以及电网电压不同跌落程度时的定、转子暂态电流最大值进行了计算,并得到了不同运行工况对机组暂态性能的影响规律.     

双馈风力发电系统最大风能追踪控制的研究

在分析了风力机功率特性和DFIG运行特性的基础上,通过对双馈机转速控制进行最大风能追踪具体过程的深入研究,提出了一种基于最大风能追踪的双馈电机有功、无功功率的解耦控制方法。建立了基于发电机定子磁链定向矢量控制的双馈风力发电系统最大风能追踪系统模型,并利用PSCAD/EMTDC对其进行仿真,结果验证了控制策略的正确性。     

基于定子虚拟阻抗的双馈风电机组虚拟同步控制策略

随着可再生能源的渗透率越来越高,分布式电源面临多重挑战,虚拟同步发电机技术模拟同步发电机运行机制,成为有效解决方法之一。以双馈风电机组为研究对象,研究分析其虚拟同步控制策略,使双馈风电机组具有更大的惯性和频率支撑能力。内环采用改进型双馈风电机组定子电压、转子电流双闭环控制结构,并且建立定子电压控制模型及发电机输出阻抗模型。针对并网时功率存在的耦合问题,采用基于自适应的定子虚拟阻抗控制策略,实现了双馈风电机组并网功率的解耦。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。     

双馈电机电压跌落暂态过程分析

为了便于研究并网双馈风力发电机组低电压穿越运行的控制策略,有必要对电压跌落时双馈风电机组的暂态特性进行分析.本文利用双馈发电机定转子磁链的暂态变化机理,推导并提出了双馈风电机组在电网电压骤降时的定子暂态电流和电磁转矩的解析表达式.在此基础上,通过对表达式的分析得到影响电压跌落电磁过渡过程的本质因素.在理论分析基础上,为了验证所提电磁过渡过程的正确性,建立了1.5MW双馈电机低电压穿越控制模型,仿真结果表明:电网电压跌落时,双馈电机定子侧电流和电磁转矩与理论分析基本一致,因而可以说明本文电压跌落的分析方法能够正确地反映电压跌落过程中的电磁现象,可以为双馈电机LVRT控制策略的研究提供足够的理论依据     

Integrated DFIG‐based wind turbine model with direct power control

This paper is focused on the model development of doubly fed induction generator (DFIG)‐based wind turbines. The model integrates mechanical and electrical systems. In the mechanical system, the aerodynamic properties are calculated in every section and every angle of attack by using a finite element analysis software, and the dynamic structure analysis is performed by using the Fatigue, Aerodynamics, Structures, and Turbulence (FAST) code. On the other hand, the electrical system includes DFIG modeling, the grid side converter (GSC) with DC bus voltage control, and the rotor side inverter (RSI) with direct power control (DPC). By using the direct power control strategy, the active power, reactive power, and power factor from the DFIG can be controlled to meet the requirements of the grid code. Moreover, the actual measured wind speed data are used in this work to simulate the outputs from the DFIG in order to confirm the feasibility of the wind turbine modeling. According to the simulation results, the proposed model is useful and can provide a reference for further studies about wind turbine technology. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

双馈风电机组关键传感器的故障诊断方法

针对提高双馈风力发电机组运行可靠性和控制系统冗余度的问题,提出研究其控制系统中关键传感器故障诊断方法。从双馈发电机电磁暂态模型出发,构建了定、转子电流和定子电压的观测器模型。通过机组动、暂态特性仿真,并和传感器实际输出信号进行比较,验证了所建观测器模型的准确性。基于观测器方法和扰动过滤单元设计,构建了一种基于自适应阈值的传感器故障诊断模型。通过对传感器不同故障类型以及干扰信号辨识能力的仿真比较,表明提出的故障诊断方法和模型的有效性。