适合电压跌落的DFIG与电网连接方式对比分析

电网运行新规则要求风力发电机在电网电压跌落的情况下仍与电网相连接,这需要根据风力发电机同电网的具体连接情况,采取适当的保护措施,安装必要的设备来实现。例如:安装 Crowbar低压旁路系统、采用带 UPS逆变器的电路和带 UPS逆变器的 Crowbar电路等。这些保护措施各有其优缺点,在具体设计时,应根据实际情况合理选择。     

应对电网电压骤降的双馈感应风力发电机Crowbar控制策略

双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)具有有功、无功功率独立调节的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了广泛应用,但由于励磁变频器的容量较小,使其在电网故障下的控制能力受到限制。为保护励磁变频器,需要采用Crowbar装置在电压骤降时为转子浪涌电流提供通路,并限制转子电流增大。文章提出了一种Crowbar控制策略,能有效抑制转子过电流、直流母线过电压以及电磁转矩的振荡,并可向电网注入无功电流以帮助电网电压的恢复。仿真结果验证了这种控制方式能使DFIG在大幅电压骤降故障下实现不间断运行,有效提高了DFIG风电机组运行的可靠性。     

小值电压跌落下的双馈风力发电机控制策略的改进

通过对双馈感应发电机(DFIG)系统中的传统定子电压控制策略和网侧变换器控制策略的分析,给出了DFIG系统运行在电网电压小值跌落时改进的定子电压定向控制策略和网侧变换器控制策略,搭建了DFIG系统在不同控制方案下的Simulink仿真模型,系统仿真结果表明:提出的改进控制策略能有效地抑制电网电压跌落时DFIG系统的转子侧过电流和直流侧过电压,提高了系统在电网故障时的不间断运行能力.     

电网电压不对称跌落下双馈风电机组转子电压分析

在实现低电压穿越的过程中,双馈感应发电机(DFIG)定子始终与电网相连,电机在电网电压跌落和恢复作用下的磁链动态响应会引起转子过电压,威胁转子变流器的安全,导致低电压穿越失败。文中基于DFIG动态模型,针对电网电压三相不对称跌落,提出了根据正序和负序电网电压分别求解电机定子磁链和转子电压动态响应的方法,采用电机定子磁链和转子电压矢量轨迹图直观地描述了电机动态响应过程,并给出了转子电压在不对称跌落期间的稳态值、不同跌落和恢复时刻下的最大值和最小值。相应的DFIG仿真结果验证了所述理论分析的正确性。最后,提出了一种转子有源Crowbar电阻的设计方法。     

变速恒频双馈风力发电功率偏差控制技术研究

变速恒频双馈风力发电系统是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位和相序来实现变速恒频控制的.在分析交流励磁变速恒频双馈发电原理及双馈电机数学模型的基础上,阐述了一种新颖的基于定子磁场定向的变速恒频双馈风力发电系统功率偏差控制策略,并在实验室3 kW变速恒频双馈风力发电系统模拟系统上进行了实验研究,实验结果表明了该算法的有效性.     

双馈型风电系统电网故障不间断运行的研究

为保护变频器,需要采用Crowbar装置在电压跌落时为转子浪涌电流提供通路,并限制转子电流增大,在电压恢复时抑制电压骤升。因此提出了一种Crowbar控制策略,能有效抑制转子过电流、直流母线过电压,并可向电网注入无功电流以帮助电网电压的恢复。测量结果表明了控制方式能使双馈型感应发电机（DFIG）在大幅电压跌落故障下实现不间断运行,有效提高了DFIG风电机组运行的可靠性。     

风电系统电压跌落故障的解决方案研究

主要对风电场电压跌落后的无功补偿和转子过流问题进行深入研究,并提出相应的解决方案.在电压穿越时双馈电机将由无功源变成无功负荷,加剧电网无功负担.因此把无功补偿器STATCOM运用到风电场中,并提出相应的控制策略平衡电网无功.然后针对crowbar电路对转子电流的影响进行分析,得出转子侧电流与转子侧电阻的数学表达式.最后运用STATCOM和crowbar及其相应的控制策略进行仿真.仿真结果验证了电压跌落后STATCOM的无功补偿能力以及crowbar对转子电流的限制能力.     

不同电网故障情况下DFIG运行特性比较

现代风力发电的发展,对风电生产提出了新的需求,即在电网电压跌落处于一定范围内时风力发电机装置必须保持和电网相连,其中双馈式风力发电机(DFIG)的电压跌落渡过能力是目前风电研究的一个热点。为确保DFIG的低压过渡能力,通过仿真1.5 MW的双馈风力发电机,研究了对称电网电压跌落时,DFIG的定转子的电压电流、电磁转矩、转速、直流侧电压、有功、无功等量的动态响应情况;比较了不同电网电压跌落情况下,各动态响应的剧烈程度;分析了响应产生的原因并介绍了几种可行的双馈风力发电机电压跌落渡过策略。仿真结果说明DFIG在电网电压跌落对称故障下的动态响应由电网电压跌落的程度及系统控制结构决定。     

电网电压跌落对双馈感应发电机轴系的影响分析

为研究电网电压跌落对双馈感应发电机(DFIG)轴系造成的影响,通过对向量法求出的瞬态电流与等效电路法求出的稳态电流进行叠加而得出定子、转子故障电流的近似解析式,进而通过电流求出电机的转矩解析式,并将此种方法用来分析定子端三相对称电压跌落、转子侧变换器断开、投入Crowbar电路情况下的DFIG转矩的变化过程.在理论分析的基础上,建立了2MW双馈感应发电机的PSCAD模型,并对此进行电磁暂态仿真.仿真结果验证了通过瞬态电流和稳态电流进行叠加的方法而求得的DFIG故障转矩的近似解析表达式可以用来分析电机轴系转矩的变化,最后给出了Crowbar电阻的优化值.     

电网电压跌落对双馈感应发电机轴系的影响分析

为研究电网电压跌落对双馈感应发电机(DFIG)轴系造成的影响,通过对向量法求出的瞬态电流与等效电路法求出的稳态电流进行叠加而得出定子、转子故障电流的近似解析式,进而通过电流求出电机的转矩解析式,并将此种方法用来分析定子端三相对称电压跌落、转子侧变换器断开、投入Crowbar电路情况下的DFIG转矩的变化过程。在理论分析的基础上,建立了2 MW双馈感应发电机的PSCAD模型,并对此进行电磁暂态仿真。仿真结果验证了通过瞬态电流和稳态电流进行叠加的方法而求得的DFIG故障转矩的近似解析表达式可以用来分析电机轴系转矩的变化,最后给出了Crowbar电阻的优化值。     

双馈感应发电机风能无功快速响应系统的研究

大多数风电厂运营者和电力公司采用电容器或自动投切电容器、静止无功补偿器等设备来进行风力发电机组的功率因数校正,但这些设备价格昂贵且动态响应性能差,不能适应风速瞬变的问题,为此借鉴定子磁链定向、自抗扰控制的思想,结合有功、无功解耦控制技术,提出了一种风能快速响应(WindVAR)控制策略。具有WindVAR功能的风力发电机与传统的发电机一样,其电压可通过本身的电力电子设备进行连续控制和调整,能在电网需要时瞬间完成向电网提供无功、调节系统电压、稳定脆弱电网、实现风力发电机组提供超前、滞后或者单位功率因素运行,从而提高了传输效率、增强了电压稳定性能,仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

动态调整转子撬棒阻值的双馈风电机组低电压穿越方法

双馈感应发电机(DFIG)等大型电力电子发电设备接入电网,改变了电力系统源端的暂态特性。在系统故障下,为保证DFIG不脱网运行,常采用转子撬棒保护电路完成低电压穿越(LVRT)。DFIG的暂态特性与故障发生时刻和故障程度有关,传统固定阻值的撬棒电路很难保证不同故障下的LVRT。从时域角度推导了撬棒投入后的暂态转子电流表达式,并提出了基于动态调整转子撬棒阻值的DFIG的LVRT方案,制定了转子撬棒自适应控制策略及阻值整定方法。仿真分析了不同电压跌落深度下所提方案的LVRT特性。结果表明,所提方法不仅能够满足不同电压跌落深度下的转子电流和直流母线电压,而且降低了撬棒投入次数及时间。     

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。     

有刷与无刷双馈感应发电机性能对比分析

在对比分析了有刷和无刷双馈发电机的运行机理的基础上,借助于MATLAB/SimuIink仿真软件,分别以功率5 kW、6/2极的磁阻转子的无刷双馈发电机和3.5 kW、4极的有刷双馈感应发电机为例,分析这两种发电机的电磁特性、变速恒频运行特性,并通过实验对两种发电机的变速恒频特性加以验证.仿真和实验结果表明,两种发电机在运行性能上具有相似性.     

电网电压骤降故障时双馈风机虚拟阻抗改进控制技术

针对电网电压骤降故障所导致的风电机组过电流问题,已有的基于虚拟电阻的过电流抑制技术无法兼顾过电流抑制效果和基频控制性能,同时未考虑系统的高频稳态性能,导致故障穿越期间的谐波抑制性能较差。为了兼顾故障穿越性能及故障穿越期间的谐波抑制性能,通过分析电网电压骤降时的双馈风机(DFIG)数学模型,研究了过电流及暂态磁链抑制机理,进一步基于虚拟阻抗技术,提出了电网电压骤降故障时DFIG改进控制技术。通过在机侧变流器转子电流控制环路中引入附加控制环,实现对暂态磁链振荡的抑制,从而提升DFIG低电压穿越性能。进一步地,对所提出的虚拟阻抗环节进行了参数设计分析,保证了该控制方法可以兼顾过电流抑制性能、高频性能及基频控制性能。最后,通过仿真结果验证了所提改进控制策略的有效性和可行性。     

变结构双馈风机的低电压穿越能力

双馈风机DFIG(doubly-fed induction generator)的低电压穿越能力LVRT(low voltage ride through)正逐渐成为大型风电场必备的功能之一。为了使带有Crowbar保护电路的DFIG在电网故障阶段发出一定的无功支持电网电压的恢复,充分利用变频器的无功产生能力,在电压跌落期间,给定网侧变频器一无功指令值,并使用无功电流优先的原则进行控制。为了减少投资,增强DFIG的无功发出能力,把机侧和网侧变频器并联向系统发无功,并增大直流侧电容来增强系统的稳定性。仿真结果表明,网侧和机侧变频器都可以对电网进行无功支撑,提升了机端电压,增强了双馈风机的低电压穿越能力。     

基于Crowbar保护的双馈感应发电机暂态特性与参数设计

双馈风力发电系统中,Crowbar(撬棒)仍是实现低电压穿越的常用方案之一,传统的分析方法忽略了定、转子磁链间的耦合,会带来较大的分析误差并遗漏一些暂态特性。从双馈感应发电机的数学模型出发,通过分析端口电压发生对称跌落、投入Crowbar后双馈感应发电机的暂态过程,推导出了定子磁链、定子电流、转子电流的解析表达式,并在表达式的基础上分析了各暂态量的幅值和变化规律等特性。在MATLAB/Simulink中建立了双馈感应发电机的仿真模型,结果证明了表达式的准确性。从复杂的数学表达式中抽离出Crowbar阻值与暂态特性的关系,分析了不同的Crowbar阻值对于故障期间系统的功率、电磁转矩的影响,并结合转子电流峰值计算及直流母线电压钳位效应的限制,给出了一种Crowbar电阻取值方案,该方案将有助于实际工程中选取合适的Crowbar参数。