双馈感应式风力发电系统低压穿越能力仿真研究

在电网故障条件下,风电并网导则要求风电发电机具备低压穿越能力.为了保护发电机及其变流器,双馈式感应风力发电机(英文缩写DFIG),需要采用Crowbar保护电路为转子过电流提供旁路通道,同时抑制直流母线过电压.文章介绍了在PSCAD平台下搭建的2MW双馈感应式风力发电系统,并对有无Crowbar电路的DFIG在三相短路...     

双馈风力发电系统在电网三相短路故障下的响应与保护

为了研究双馈感应风力发电机组的低电压穿越以及故障保护技术,根据双馈风力发电系统的数学模型采用数学解析的方法详细地分析了双馈感应发电机和变换器在三相电网短路故障时的动态响应特性;推导出了三相电网短路故障时双馈发电机的故障电流最大值及其发生时刻;并在此基础上,研究了双馈风力发电机的转子保护电路的具体设计方法及计算依据.     

双馈风力发电系统在电网三相短路故障下的响应与保护

为了研究双馈感应风力发电机组的低电压穿越以及故障保护技术,根据双馈风力发电系统的数学模型采用数学解析的方法详细地分析了双馈感应发电机和变换器在三相电网短路故障时的动态响应特性;推导出了三相电网短路故障时双馈发电机的故障电流最大值及其发生时刻;并在此基础上,研究了双馈风力发电机的转子保护电路的具体设计方法及计算依据。     

基于RTDS小步长算法的并网双馈风力发电系统故障仿真研究

为研究并网双馈风力发电系统故障实时运行特性,根据双馈风力发电机并网动态数学模型,在实时数字仿真平台(real time data simulator,RTDS)上搭建基于小步长元件的2 MW双馈式风力发电系统的仿真模型,其\"背靠背\"变流器采用经典的矢量控制策略。在风力发电系统并网母线故障情况下,分别对风机机械功率与发电机电磁功率的运行特性和背靠背变流器两侧功率及电压等变化情况进行仿真研究。仿真结果表明,故障时基于小步长算法的双馈风力发电系统具有良好的动态性能,同时验证所采用控制策略的有效性。     

双馈感应式风力发电系统低电压穿越技术概述

随着风力发电在电网中所占比例的增加,电力系统对风机并网提出了更高的要求,低电压穿越技术应运而生.对电压跌落时双馈风电机进行动态分析,研究非平衡电压跌落下双馈风电机的控制,论述LVRT技术的重点与难点,介绍电压跌落发生器的研制情况.非平衡电压跌落下负序变量控制,Crowbar电路控制,风电机组LVRT检测认证体系等势必成为未来双馈风电机LVRT的研究热点.     

电网不对称故障下双馈风力发电机组的LVRT研究

本文在研究了电网电压不对称对双馈风力发电机(DFIG)的影响以及DFIG正、负序数学模型的基础上,分析了电网电压不对称条件下对系统输出有功、无功的构成,提出在转子侧和网侧采用正、负序分量分离控制与传统Crowbar电路结合的控制策略,并对Crowbar阻值和投切时间进行分析。最后通过Matlab对系统进行验证,仿真结果表明在电网不对称故障时,这种控制策略可以消除负序电流对定子侧有功功率、无功功率、电磁转矩和直流侧电压的影响,实现不对称故障穿越。     

改善双馈感应发电机无功特性的变阻值撬棒保护方案

撬棒保护的接入及其电阻值会改变低电压穿越期间双馈感应发电机(DFIG)的无功功率动态特性,由此将影响风电场周边区域电网电压稳定性。针对这一问题,详细分析不同电网电压跌落水平和低电压过渡不同时期撬棒保护接入对DFIG无功特性的影响机理及其变化规律。提出了一种改善机组无功特性的变阻值撬棒保护方案,制定了该方案的撬棒阻值整定方法及其投切控制策略,并进行仿真对比研究。仿真结果表明,相比以限流为目标的传统撬棒保护和以尽快恢复机组可控性的主动式撬棒保护,所提撬棒保护方案不仅能在故障持续期间缩短撬棒投入时间,减少撬棒投入期间DFIG吸收的无功功率,提升出口电压。同时也能最大限度降低故障切除时的DFIG无功振荡峰值,加速电网电压恢复,有助于系统区域电压稳定性的提升。     

双馈异步风力发电机低高电压连锁故障暂态特性精确分析及穿越方案

双馈异步风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)单一电压骤变故障穿越技术广受关注,而连锁故障同样对DFIG的不脱网连续运行带来严峻挑战。现有研究大多忽视了低高电压连锁故障中低电压阶段对后续电压骤升的影响,对连锁故障暂态过程进行详细推导,指出高电压阶段的转子感应电动势中存在着表征低电压阶段的影响量,这使得暂态冲击比单一故障情况更为严重,从而揭示了连锁故障与单一故障暂态特征的本质差异。在此基础上,给出一种基于转子暂态感应电动势抑制的低高电压连锁故障穿越方案。通过理论推导得到了定子电流微分能准确反映低高电压连锁故障各阶段转子暂态感应电动势这一规律,并给出了将其作为转子电压参考值补偿项来直接抑制暂态感应电动势的控制策略,一方面在通过快速抵消低电压阶段暂态感应电动势达到降低转子过电流的前提下,对电压骤升带来的暂态冲击起到抑制作用,另一方面有效限制了高电压阶段的转子电流,提高了整个连锁故障穿越性能。仿真验证了连锁故障暂态分析的正确性和穿越方案的有效性。     

双馈风力发电机斜率控制特性分析

针对并网运行双馈风力发电机斜率控制系统结构及控制特性进行了分析。考察了控制系统对周边电网的影响。并进行电压骤降下的机电暂态特性动态仿真分析,姑果表明：双馈风力发电机在电压骤降下能够维持稳定的功率输出,有功功率输出减小,无功功率输出增加,但在双馈风机在运行所允许的范围内变化;同时在定转子功率交换过程中直流电压能够保持恒定值,系统稳定运行;此外,在电压骤降消失后．风机能够调节有功功率和无功功率输出,在机纽允许的功率输出范围内恢复初始运行状态;最后,双馈风机的斜率控制器应该合理进行选取,斜率过大将造成系统的低频振荡。     

双馈调速技术在双馈风力发电机试验中的应用

目前国内尚未制定统一的变速恒频双馈风力发电机（以下简称双馈发电机）负载试验方法。根据双馈发电机的应用特点以及相关的国内外标准,结合双馈调速技术,采用了发电机并网试验的方法。通过验证该方法是切实可行的。     

对称电网故障下双馈式风力发电系统去磁控制

双馈感应电机(doubly-fed induction generator,DFIG)被广泛地用于变速恒频风力发电系统中,但它对电网故障特别敏感.研究了双馈式风力发电系统在对称电网故障下的响应,并且提出了一种加速定子直流磁链的衰减的去磁控制策略.该控制策略无需系统硬件参数,可以显著缩短对称故障下系统暂态过程.为了满足电网低电压穿越要求,还给出了故障期间有功电流、无功电流和去磁电流协调控制策略.为了验证所提出的控制策略,搭建了小功率实验平台,实验结果验证了控制策略的正确性.     

双馈感应风力发电机实现LVRT仿真研究

在基于双馈电机的并网风力发电系统中,一般采用附加转子侧撬棒电路的方法来实现低电压过渡.当电网电压发生严重短暂跌落故障时,可以同时附加直流侧卸荷电路以更好地实现低电压穿越.为实现低电压运行,撬棒电阻值的选取至关重要.在考虑最大转子故障电流和直流母线钳位效应的双重因素下,给出了双馈式风电机组撬棒保护电阻取值约束式,并讨论了DFIG附加两种保护电路后具体的低电压穿越控制策略.对2MW DFIG风力发电系统进行仿真,结果表明,在选择合适的保护电阻基础上,通过对保护电路的合理控制,附加撬棒电路和直流侧卸荷电路可以有效帮助DFIG实现低电压穿越运行.     

电网电压跌落情况下双馈风力发电机电磁过渡过程及控制策略

分析了电网电压跌落时,双馈风力发电机(DFIG)暂态电磁过渡过程中各分量的变化规律,通过求解时域下的微分方程,得到了定、转子电流不仅包含本身所应具有的分量而且还含有直流分量和转速频率的交流成分的结论。仿真频谱分析所得结果与理论分析一致,阐明了转子侧产生过电压、过电流的根本原因。在此基础之上,提出了基于考虑定子磁链暂态过渡过程的双馈发电机低电压穿越(LVRT)控制策略,并进行了仿真对比分析。结果表明,与传统的矢量控制方案相比,改进的控制策略可以有效抑制转子侧的冲击电流,提高了双馈发电机在电网电压跌落下的不间断运行能力。     

双馈风力发电机运行方式的研究

针对能源发展的突出问题,分析了风力发电的重要性,分析说明了双馈风力发电机结构特性和运行原理,对双馈风力发电机运行方式进行了分类汇总,指出了各种运行方式的适用范围,分析了独立运行发电机组的性能,通过对双馈风力发电机运行方式的比较分析,得出了双馈式风力发电机并网运行的重要性,详细论述了双馈风力发电机的并网运行.     

双馈异步风力发电系统电网故障穿越能力研究

在分析风电机组并网导则的基础上,首先对双馈异步风力发电机组进行数学模型的建立,分析了电网对称运行情况下的控制策略.然后对电机在电网电压跌落情况下的运行状况作理论分析,并提出采用主动式Crowbar电路来保护转子侧变流器和发电机本身的方案.在MATLAB/Simulink建立的风电场模型中进行电网电压深度跌落情况下的仿真...     

电网故障下直驱风电系统网侧变流器电网同步化研究

提出了一种不平衡和畸变电压运行条件下风电系统网侧变流器的新型电网同步化技术,即双二阶通用积分器一锁频环（DSOGI—FLL）。包括正交信号发生器、正负序分量计算器和锁频环三个基本函数模块。通过对DSOGI-FLL进行了详细的研究,对仿真和试验结果进行了验证,结果表明DSOGI—FLL是一个合适的电网同步化方法。     

适用于双馈风电场联络线的距离保护方案

风电场联络线作为风电场向电网输送功率的重要通道,其稳定运行对于风电场和电网的安全稳定运行具有重要影响。双馈风电机组故障电流特性复杂,将导致基于全波傅里叶算法的传统距离保护应用在双馈风电场联络线上时性能严重劣化,难以满足实际电网安全运行要求。因此提出一种距离保护方案。该方案以瞬时值表征的微分方程算法为基础,通过数字低通滤波、故障点电压重构和故障距离迭代计算等技术保证距离测量的正确性。仿真结果表明,该距离保护方案的整体性能明显优于传统距离保护方案,可较好地满足工程应用要求。     

双馈风电机组故障穿越方案研究

针对风电并网规范对风电机组故障穿越要求高的问题,介绍基于串联网侧变流器(SGSC)故障穿越方案的拓扑结构,对双馈风电机组采用SGSC实现低电压穿越的控制原理进行归纳分析,提出一种结合固态断路器(SSCB)和SGSC的新型故障穿越方案,分析新型故障穿越方案存在的问题及处理方法并提出进一步研究的方向。     

基于Crowbar的双馈机组风电场等值模型与并网仿真分析

针对双馈机组(DFIG)风电场并网中亟须解决的低电压穿越问题,提出了一种基于Crowbar的双馈机组风电场等值方法。通过对DFIG在电网故障情况下的机理分析,给出了电网故障时DFIG转子电流的表达式。根据DFIG转子电流值判别是否投入Crowbar,将DFIG风电场分为投入与不投入Crowbar两组;运用容量加权法计算各组参数,建立DFIG风电场的双机等值模型。算例仿真分析表明,DFIG风电场的双机等值模型能够较准确地反映电网故障期间风电场变化,采用快速无功补偿提高了风电场的低压穿越能力。