变速恒频双馈风电机组的控制策略研究

变速恒频双馈风电机组是目前风电机组发展和应用的主流;风电机组控制技术是大规模利用风能的关键.基于变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,探讨了目前出现的各种空载并网控制策略和励磁控制方式,重点对矢量控制策略进行了全面的分析.结论总结了当前的研究热点,展望了未来的发展趋势.     

1.5MW双馈式变速恒频风电机组控制系统研究

变速恒频风电机组具有风能转换效率高、能吸收阵风能量、可以实现发电机和电力系统的柔性连接、“零冲击”并网、运行噪声小等优点,是国际上现代风力发电的主要发展方向之一。文章针对变速恒频风电机组的变速控制方式进行了研究,且以兆瓦级变速恒频风电机组为模型,对几种变速控制策略进行了仿真。并在对分析仿真结果的基础上,结合大型变速恒频风电机组的整机特点和控制方法的可行性,采用了功率闭环的变速控制策略;最后在自主研发的1．5MW变速恒频风电机组控制系统及变流器样机上,对变速运行的功率控制策略进行了大量实验和长期的现场试运行,验证了变速控制方式的可行性与实用性。     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略

传统的变速双馈风电机组解耦控制策略对于系统频率支撑作用微乎其微。文中在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上,在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加风电机组频率控制单元。控制系统包含频率控制、转速延时恢复、转速保护系统和与常规机组配合等4个功能模块。仿真结果表明,该控制策略不仅对暂态频率偏差具有快速的响应能力,而且能够使转子转速以更快的速度恢复到最佳运行状态,证明了基于变速双馈机组的风电场能够在一定程度上参与系统的频率控制。     

变速恒频风电机组的有功-频率控制

电力系统中风电容量的不断增加,对电力系统调频会产生一定的影响.通过在双馈风力发电机组的控制系统中建立频率一功率控制模块,调整风电机组的风能利用率,使风电机组迅速响应系统频率变化,实现风电机组参与系统频率调节的功能.以IEEE 10机39节点为例,在系统发生切机故障导致频率下降时,所提出的方法能使风电机组配合系统调频,在...     

双馈风电机组变速恒频控制方法研究

为了最大限度地利用风能,提高风电机组的运行效率,在分析双馈发电机基本数学模型及其定子磁链定向的矢量控制技术的基础上,提出了一种实现双馈风电机组最大风能追踪的最优控制算法.利用Mat-lab/Simulink对不同风速下机组的运行状况进行了分析,仿真结果验证了该控制策略的正确性和可行性.     

变速恒频双馈风电机组恒功率非线性控制

为了有效减少变速恒频双馈风电机组额定风速以上时的功率和转速波动,提出了一种同时考虑桨距角和双馈感应发电机转子励磁电压调节的新型恒功率控制策略。在分析风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组的非线性数学模型,并利用反馈线性化理论设计了非线性控制器。仿真结果表明,所提出的控制策略与现存的仅...     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略的改进

风力发电参与电力系统频率的控制是大规模风电并网需具备的功能.以变速恒频双馈风电机组参与电力系统频率控制为研究对象,对现在研究中提出的在变速恒频双馈电机控制系统中增加频率控制环节进行分析,采用现在研究较为成熟的控制方法和一种改进控制方法进行分析比较,推出了将两者控制方法特点相结合的控制策略,来最大限度地利用变速双馈风电机...     

基于VSC-HVDC的双馈式变速恒频风电机组启动及并网控制

启动控制是双馈式变速恒频风机可靠并网运行的基础,同时柔性直流输电技术作为最具技术经济性的风电场并网方式,其工程应用日益广泛。该文分析了双馈式变速恒频风机的柔性直流并网控制,提出一种基于定子磁链定向和转子电流闭环控制的双馈式风机启动控制,以抑制并网过程中的冲击电流。为实现风电场稳态运行,设计风场侧模块化多电平换流器无源电压跟随控制器,使其在风机并网过程中呈现理想电压源特性;该控制策略无需检测风电场物理量,只在换流器本地即可实现。在PSCAD/EMTDC环境下进行49电平柔性直流风电并网仿真分析,并进行了现场试验,仿真和试验结果验证了所提出的风电场经柔性直流启动及并网控制策略的正确性。     

变速恒频双馈风电系统风力机转矩模糊PID控制

由于环境风速变化的随机性和不确定性以及风电系统非线性、强耦合的特点,如果采用传统PID控制,仅以特定的PID参数难以在不同风速下对风力机转速进行实时跟踪控制。在变速恒频双馈风电系统中,针对变速风力机非线性、转动惯量大的特点,根据风力机最大风能追踪特性,在低于额定风速下,提出了风力机转速跟踪的模糊PID控制策略,从而使风力机在最佳转矩下运行。通过仿真试验,验证了模糊PID控制的调节品质,表明其对非线性系统风力机具有良好的控制效果。     

兆瓦级双馈式变速恒频风电机组的最优控制系统

变速恒频风电机组具有风能转换效率高．能吸收阵风能量．可以实现发电机和电力系统的柔性连接．“零冲击”并网及运行噪声小等优点．是国际上现代风力发电的主要发展方向之一。     

变速恒频无刷双馈风电机组的励磁电源研究

基于同步坐标下的无刷双馈电机的数学模型,研究变速恒频无刷双馈风电机组的矩阵变换器式交流励磁电源,提出了矩阵变换器的SPWM调制策略,并验证了矩阵变换器可以满足无刷双馈风电机组的运行条件.将矩阵变换器与电压型双PWM控制交-直-交变频器从响应速度和谐波含量方面,进行了详细的分析比较.在相同情况下,采用矩阵变换器励磁时,响应速度优于电压型双PWM交-直-交变换器.对矩阵变换器交流励磁变速恒频无刷双馈风电机组进行仿真分析,发电机组输出电流的谐波含量少.     

双馈感应风力发电机故障穿越特性及其控制

风电场低电压穿越能力对接入系统的暂态稳定性有着重要影响。分析双馈感应风力发电机的励磁控制原理,在此基础上研究风电机组基于电流解耦的矢量控制策略以及故障期间转子侧变流器Crowbar(撬棒)滞环保护方案和网侧变流器的电压支撑技术。运用PSCAD/EMTDC仿真工具研究常规同步发电机和双馈风力发电机2种类型机组在短时间和长时间短路故障时的暂态响应特性,并探讨变流器参数对风电机组性能的影响。结果表明:变流器紧急应对措施可以使风机迅速恢复控制能力,从而通过灵活地调节其转子磁链矢量的幅值和相角使电压快速重建;此外,选择合适的直流侧电容容量将增强不对称故障情况下网侧变流器抵抗负序电流的能力。     

变速恒频直驱型风电系统低压穿越技术

随着变速恒频型风电在电网中所占份额不断增加,电力系统对并网风电系统的故障运行能力,尤其是电网电压瞬间跌落故障下的不间断运行能力提出了严格的要求,而基于全功率变流器的永磁直驱型风电系统已经被证实具有出色的低压运行特性.因此,本文对变速恒频直驱型风电系统低压穿越技术进行研究.首先分析了电网故障对直驱型风电系统的不良影响,然...     

采用双馈机组的风电场无功功率控制研究

现今双馈风力发电机已成为风力发电的主流机型,然而在故障期间,转子侧变流器在转子保护的作用下退出运行,不能向电网提供无功功率以保持系统稳定运行。分析了网侧变流器的无功调节能力,提出了电压外环和功率外环两种控制模型。在DIgSILENT/Power Factory 仿真软件中建立了包含风电场的三机九节点系统,仿真结果表明在故障情况下,与传统的单位功率因数控制相比,两种控制模型下的网侧变流器均能产生较多的无功,在一定程度上提高了风电接入系统的暂态电压稳定性。最后对比分析了网侧变流器采用两种控制模型时的无功特性。     

双馈型变速恒频风力发电机矢量控制模型的研究

从当前风力发电系统中使用恒速恒频存在的问题出发，提出了把双馈型变速恒频发电机应用于风力发电中，并且使用定子磁场定向的矢量控制方法研究双馈型风力发电机，建立了变速恒频风力发电系统的矢量控制数学模型，分析了风力发电机运行时的动态性能。结果表明风力发电机系统实行矢量控制后，发电机和原动机之间可以完全解耦，发电机定子电压的频率、相位与风速的大小无关，从而减少了对电网的冲击。     

双馈式变速变桨风电机组的桨距控制

针对大型双馈式变速变桨(variable-speedandvariable-pitch,VSVP)风力发电机组在额定风速以上如何维持输出电功率稳定和降低塔架振动等问题,对其控制技术进行研究。在研究传统变桨距控制策略的基础上,提出非线性转矩的统一变桨距控制策略。针对风电机组的塔架前后和侧向振动,提出基于加速度反馈的桨距和转矩阻尼滤波控制方式。以2 MW变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对该控制策略与传统的变桨距控制策略进行仿真比较。结果表明:所提出的控制策略能够稳定电功率输出,降低塔架振动和载荷。     

基于电压闭环的双馈风力发电软切入控制

传统的风力发电并网技术在并网瞬间会产生很大的冲击电流,严重威胁发电机及电力系统的安全.为研究空载并网技术,设计了一套30 kW变速恒频双馈异步风力发电机励磁控制实验系统.根据交流励磁变速恒频风力发电的运行特性,采用背靠背变流器作为双馈异步发电机(DFIG)的励磁源.分析了基于旋转坐标系统下的DFIG的数学模型,采用定子...     

变速恒频双馈风力发电机的励磁控制系统设计及试验研究

双馈电机变速恒频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.分析了双馈电机工作原理和数学模型,并设计了基于TMS32OF2812DSP的变速恒频双馈风力发电机的励磁控制试验系统.对电机的并网控制以及电机的自并励启动进行了试验研究,为变速恒频双馈风力发电机励磁控制策略的设计奠定了基础.     

双馈风力发电机有功、无功解耦控制研究与仿真

双馈发电机有功功率、无功功率解耦控制是变速恒频风力发电系统的关键技术, 在分析双馈发电机有功功率、无功功率解耦控制规律的基础上, 给出了基于定子磁场定向控制策略的实现方案.对双馈发电机的有功、无功功率解耦控制进行仿真研究,验证了有功、无功功率解耦控制方案的有效性和可行性,为MW级变速恒频双馈风力发电机组励磁变换器的研制奠定了基础.     

计及动态无功控制影响的大规模风电汇集地区电压稳定性分析

为了进一步分析大规模风电汇集地区电压稳定性,提出应考虑风电场动态无功控制的影响。基于电压-无功灵敏度法解释了动态无功补偿装置的恒无功控制方式所带来的汇集地区电压上升问题。利用小扰动稳定法,分析出采用高压侧恒电压控制的风电场内动态无功补偿装置之间存在很强的相互作用,并会引起不稳定的电压振荡。以华北某风电汇集地区为例,在PSS/E中比较分析区内所有风电场内动态无功补偿装置分别采用恒无功、高压侧恒电压和低压侧恒电压三种控制方式时受到小扰动后的电压变化。仿真结果验证了分析结论,表明在研究风电汇集地区电压稳定性问题上,考虑风电场的动态无功控制影响是必要的。