考虑三重因素的双馈风电机组撬棒电路保护控制策略分析

撬棒(Crowbar)电路作为提高双馈风电机组低电压穿越能力的主要措施之一,其控制策略的选取对风电机组动态特性影响较大。针对电网故障持续时间、机端电压跌落深度以及故障时刻风机运行状态三重因素,在Matlab/Simulink平台上搭建含Crowbar电路的双馈风电机组模型,通过对转子侧电流分析,验证了这三重因素对转子侧电流的影响。仿真结果表明,在电网故障持续时间较长、电压跌落较深、风机运行点较高时应采用Crowbar阈值投入故障清除后延时退出的控制策略,相反则应选择Crowbar阈值投入延时退出的控制策略,并给出Crowbar动作区域曲线和Crowbar控制策略选择区域曲线,明确两种控制策略的适用范围,初步得到了Crowbar保护控制策略。     

采用新型动态撬棒的DFIG低高电压连锁故障穿越技术研究

针对传统撬棒电路(采用固定电阻)在解决双馈风力发电机(DFIG)低高电压连锁故障穿越时,难以兼顾发电机转子侧电流和直流母线电压的抑制问题,采用电机电磁暂态分析的方法,找出了双馈风力发电机转子电流、电压与撬棒电阻的关系,提出一种撬棒电阻动态自适应的控制方法。该方法适用于低电压、高电压及低高电压连锁故障,解决了电网故障穿越时无法同时抑制转子电流和母线电压的波动问题。采用理论分析和仿真实验,证明该方法在电压跌落故障、电压骤升故障以及低高压连锁故障下能够有效地抑制转子电流和直流母线电压的波动,提高了系统的故障穿越能力。     

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。     

双馈风电场的弱馈性及风电接入对突变量保护元件的影响

风电场的装机容量越来越大,但相对于电网系统而言,风电场具有明显的弱馈性能.考虑有撬棒电路投入的双馈风电场,对风电场侧故障期间的序阻抗进行了分析,说明了双馈风电场正负序等值阻抗近似相等的假设不成立,并指出风电场的接入对利用保护背侧系统正负序阻抗近似相等原理的突变量选相及方向元件将会产生影响.最后,利用Matlab/Simulink软件建立了仿真模型,分析了故障期间序阻抗的特性,从序阻抗的角度验证了其对突变量保护元件的影响.     

基于撬棒保护的双馈风力发电机组低电压穿越控制策略研究

随着风力发电机组装机容量不断增大,在电网中的渗透率不断提高,电力系统在电网故障导致电压骤降时,对风力发电机组能够不间断运行的能力(低电压穿越能力)提出了更高的要求。文章依据辽宁电力有限公司电力科学研究院风力发电机组低电压穿越抽检测试结果,利用德国电力系统仿真软件DIgSILENT/Power Fac-tory搭建了双馈风力发电机组,提出基于撬棒保护(crowbar protection)的控制策略以实现双馈风力发电机组低电压穿越功能,并通过仿真实验验证电网故障情况下双馈风力发电机组的不间断运行能力,将仿真结果与现场实际测试结果进行比较,验证风力发电机组的控制策略及模型的准确性。     

紧急变桨与撬棒协调控制改善双馈风电机组低电压穿越能力

针对撬棒保护电路技术存在的问题,介绍了一种快速变桨控制技术和撬棒保护电路技术协调的控制方法,利用该方法不仅能够限制双馈机组转子过电流,还能够抑制其转速的快速增加,从而防止机组过速跳闸,改善系统转速稳定性,确保双馈风电机组成功穿越电网电压跌落故障.利用仿真软件MATLAB/Simulink,完成了基于2个不同时间尺度的电压故障条件下的仿真实验.仿真实验结果验证了所提故障穿越方案的有效性,尤其是对于较长时间的电压故障,故障穿越能力提高的效果更为明显.     

定子撬棒和直流侧卸荷电路协调的故障穿越技术

目前,撬棒（crowbar）保护技术是双馈风电机组实现故障穿越的有效手段之一．但其最大的问题是．保护投入期间,舣馈风电机组（doubly fed induction generator,DFIG）处于失控状态,不利于系统稳定。因此,利Ⅲ定子撬棒方案代替传统撬棒保护已得到广泛关注。然而．仪仅采用定子撬棒的方法．并不能保证直流件线电压在限值之内,为此,提出定子撬棒和直流侧卸荷电路协调的故障穿越方案来解决该问题。首先分析定子书电阻对转子电流敞障影响的理沦基础,之后,确定和优化所串电阻的大小,分析说明该故障穿越方案的基本工作原理．并利用PSCAD／EMTDC专业仿真软件,验证所提方案的有效性和可行性。     

超级电容提高双馈风电机组低电压穿越能力研究

为了提高双馈风电机组的低电压穿越能力,在变流器直流母线增加超级电容电路,通过超级电容与变流器的协调控制,不仅可以减小故障期间转矩不平衡,延长机组穿越时间,还可以注入一定的无功,支持系统电压恢复。     

电网故障下基于撬棒保护的双馈风电机组短路电流分析

首先分析了撬棒接入后双馈感应发电机(DFIG)定、转子磁链的全响应,进而给出了适用于对称/不对称电网电压跌落故障情况的DFIG短路电流时域解析表达式.在此基础上,提出了一种新型的电阻串联电容式撬棒结构,并给出了其中电容值的选取方法.较之传统的电阻式撬棒,该撬棒能够更为有效地抑制DFIG的转子浪涌电流并改善故障期间DFIG定子端的有功、无功功率外特性.最后,基于1.5 MW的DFIG风电系统仿真模型和3 kW实验平台分别对短路电流解析分析的正确性以及电阻串联电容式撬棒结构的有效性进行了仿真和实验验证.