计及不同电网电压跌落程度的双馈风电机组定子电流分析

双馈风电机组在机端电压跌落程度不同的情况下会表现出不同的暂态特性,随着风电机组的大规模并网,其故障暂态特性对于电网的安全稳定运行具有重要意义。以对称故障为例,基于双馈感应发电机的转子电压方程,采用统一方法分析了电网故障导致的不同机端电压跌落程度下双馈风电机组的定子电流。在机端电压严重跌落时。分析并推导了投入撬棒保护电路情况下双馈感应发电机定子电流的表达式。而在机端电压非严重跌落时,在考虑转子侧变流器控制系统对定子电流的影响的基础上,定性地分析了双馈感应发电机定子电流动态变化过程。通过仿真进一步分析了机端电压不同跌落情况下定子电流的变化规律并且验证了所推导表达式的正确性。     

不同转差率对双馈风机撬棒投入后的短路电流影响分析

故障前风机的运行状态会影响低电压穿越运行时双馈风机的短路电流,其中风机的转速是非常重要的一个影响因素。根据磁链守恒推导出了电网发生三相对称短路故障时考虑撬棒电路作用下的双馈风机短路电流表达式,从短路电流的周期分量、暂态直流分量和衰减的转速频率分量详细分析了转差率是如何影响撬棒电路作用下的风机短路电流特性的。并在PSCAD平台上搭建了30 k W的双馈风机模型,仿真验证了理论分析的正确性。所得结论为更加深入分析双馈风机的故障特性,探究短路电流的影响因素提供理论基础,有利于保护整定计算的研究。     

双馈变速风电机组低电压穿越控制

当系统中风电装机容量比例较大时,系统故障导致电压跌落后,风电场切除会严重影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT)能力,保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。分析了双馈风电机组LVRT原理和基于转子撬棒保护(crow-bar protection)的LVRT控制策略,在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了双馈风电机组模型及其LVRT控制模型,以某地区风电系统为例进行仿真计算,分析转子撬棒投入与     

双馈型风机低电压穿越改造中对变桨系统的改进

随着我国风电领域相关标准的发布,国内的双馈型风机（doubly-fed induction generator,DFIG）发电机组都已具备电网故障时不脱网的能力。其中部分风机是经过技术改造才具备低电压穿越（low voltage ride through, LVRT）能力的,因此各个厂家的风机LVRT策略多种多样,很多风机厂家的控制策略并不完善,使得风机在故障后的功率恢复速率并不能满足要求。同时某些风机的控制策略使风机在功率恢复过程中发生功率突变,若风场的大量风机都应用该程序进行LVRT,则会使得该地区的电网由于有功功率突变而导致电网电压瞬间升高,对电网造成二次冲击,使风机又处在外部电压高于标准电压的状态,而目前国内的风机还不具备高电压穿越功能,从而发生更大规模的风机脱网事件。为此提出了一种在对双馈风机进行LVRT改造时既能保证其撬棒系统不被损坏,同时又具备LVRT能力的新型精细化控制策略。     

并网双馈风电机组低电压穿越能力研究

详细分析了双馈风电机组LVRT功能的实现原理,并在电力系统仿真分析软件PSASP中建立双馈风电机组的LVRT功能模型,采用地理接线图直观地表示风电场外部系统发生短路故障瞬间对风电机组端电压的影响．并以我国某地区电网为例来分析在风电场接入方式不同的情况下系统短路故障对风电机组的影响。根据仿真结果给出风电机组LVRT能力的最低电压限值要求。最后提出了利用串联制动电阻来提高风电机组的LVRT能力的新方法。分析结果表明,串联制动电阻能够可观地提高风电机组的低电压穿越能力。具有较高LVRT能力的风电机组。可以节省一定的投资费用,在一定程度上降低了风电的上网电价。     

双馈风电场故障序阻抗特征及对选相元件的影响

从双馈风电场故障序阻抗特征的角度出发,利用解析法分析了影响风电场送出线保护正确选相的原因。推导了双馈风电场启动转子撬棒保护后的序阻抗表达式,指出此时正、负序阻抗是风电场等效转速和撬棒阻值的函数,说明对于双馈风电场,电源正、负序阻抗近似相等的假设难以成立,由此导致风电场侧保护处各序电流分配系数也产生很大差异。基于以上结论,分析了相间电流突变量选相和对称分量选相发生选相失败的原因。最后,基于RTDS建立了仿真模型,对理论分析做了进一步验证。     

Crowbar电路在风电并网低电压穿越中的应用

基于电力系统对风电并网中,风机需要具备低电压穿越性能,即电网电压波动时风机可以不脱离运行并向电网回馈能量,通过对三电平整流器的SVPWM的控制算法、二极管钳位型三电平变流器和电网跌落对风电变流器的影响三方面的研究,针对大功率直驱变流器提出一种基于耗能型的Crowbar电路,相比于传统保护电路和控制策略增加了制动单元,并设计了其中开关管的控制方法,来实现低电压穿越的能力。并通过1.5 MW的直驱风电机组及并网变流器构成并网系统验证设计的合理性。     

一种适用于大型风电场实时仿真的双馈风力发电机响应模型

提出了一种基于动态响应的双馈发电机响应模型。由于使用代数运算取代微分方程迭代求解,使得模型计算量大为减少,可用于风电场的实时仿真与风电场控制器的硬件在环测试。该响应模型根据电网电压条件将双馈电机的运行分为正常运行与故障运行2种状态:正常运行时,定、转子输出电流能够很好地跟踪指令值,因此可以将电机等效为一个时间常数很小的惯性环节;电网电压发生跌落故障时,电机的定、转子上将出现较大的冲击电流。基于磁链不能突变的原理,研究了故障前运行状态、电机参数、撬棒阻值等对故障电流的影响,得到了双馈发电机定、转子故障电流的近似解析表达式。通过与常规4阶模型的对比仿真,验证了响应模型的正确性。     

双馈式风力发电机的机电暂态建模EI北大核心CSCD

建立可用于大型电力系统暂态稳定分析的双馈式风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)机电暂态模型。详细分析转子侧变流器和撬棒电阻(crowbar)可能的工作模式,提出计及crowbar的转子侧变流器和控制器机电暂态建模方法;根据机电暂态仿真和设备参数的特征,研究网侧变流器和控制器的简化建模方法;建立直流电压动态和卸荷电路(chopper)数学模型。基于大量型式实验数据,研究国产DFIG在低电压穿越过程中crowbar、chopper的控制逻辑和有功、无功功率特殊控制策略。以华锐1.5 MW DFIG机组为例,用电力系统分析综合程序包软件仿真分析3种不同工况下的运行特性。仿真结果与现场实测曲线一致,证明所建模型准确、可靠,可用于分析大规模DFIG风电场接入对电力系统暂态稳定性的影响。     

UPFC提高双馈风电机组稳定性的动态仿真分析

提高风电场的低电压穿越能力LVRT（Low Voltage Ride Through）以及维持并网系统暂态稳定具有重大意义。针对双馈风电机组利用自身背靠背变流器控制电磁转矩和无功功率这一方案的不足以及撬棒保护电路（Crowbar）在故障期间频繁投入与退出可能引起电磁转矩波动的问题。分析了UPFC和双馈风电机组的数学模型与控制策略,在DIgSILENT/PowerFactory中建立了含UPFC的风电并网系统仿真模型,通过研究故障前后风电场PCC节点电压,风电场发出功率状况以及风电机组的转速稳定性,验证了UPFC对风电场电压稳定的支撑作用,并能维持风电并网系统的暂态稳定。