双馈风电机组模型简化的主要步骤和关键技术分析

针对风力发电系统的电磁暂态模型复杂、计算速度慢的问题,研究了风力发电系统的简化模型。针对双馈风电机组中可以进行简化或降阶的模块,提出了对发电机模型、轴系模型、变流器及其控制模型分别进行简化或降阶,由此获得了不同的双馈风电机组简化模型。对于发电机模型可分为:五阶暂态模型、三阶暂态模型和一阶可控电流源模型;对于轴系模型有:三质量块模型、双质量块模型和单质量块模型;针对变流器及其控制模型的简化又可以分为:将变流器用可控电压源代替,形成电磁简化模型;将发电机/变流器模型用可控电流源代替,形成机电暂态模型。在此基础上比较了各个环节的关键技术,分析各简化方法的优势与不足;进而展望相关重要研究课题与方向。     

对称和不对称故障下的并网光伏逆变器低电压穿越研究

从改变控制策略上,成功实现电网故障下光伏逆变器的低电压穿越。分别提出了抑制对称故障的直接功率控制策略和抑制不对称故障的基于正序、负序电流的双闭环矢量控制策略。在对称故障时,采用限功率运行的方法改变输入功率指令,减少光伏电池对电网的输出功率,实现电网对称故障下的成功穿越。在不对称故障时,提取出电网中的正序和负序分量,采用正序和负序电流双闭环矢量控制,有效地抑制了瞬时电流冲击。仿真结果表明,两种不同故障工况下控制策略的合理性和有效性。     

双馈风电机组的通用型机电暂态模型及其 电磁暂态模型的对比分析

针对风力发电系统的电磁暂态模型复杂、计算速度慢的问题,研究了一种风力发电系统的通用性机电暂态模型。该模型不包含电力电子器件,由纯粹的数学计算完成,模型简单、计算速度快。该机电暂态模型分为风速模型、风力机及其控制模型、发电机/变流器模型、电气控制模型四部分。在PSCAD对该机电暂态模型进行了仿真,得到的结果与电磁暂态模型的仿真结果吻合,且仿真时间大大减少,验证了该模型在保证一定计算精度的前提下大大提高了计算速度。该通用性机电暂态模型为大规模并网风电场的仿真建模提供了模型参考,具有实用价值。     

双馈风力发电机组变流器模型简化研究

建立了适用于电力系统暂态稳定分析的双馈式风力发电机组机电暂态模型。对双馈式风电机组的变流器模型进行简化。第一种简化方法把变流器模型简化成可控电压源,形成了电磁简化模型;第二种是把发电机/变流器模型简化成可控电流源,形成机电暂态模型,最后构成三种不同精度的DFIG风机模型。基于PSCAD仿真平台,建立了三种不同精度的风电机组模型,详细比较了各模型在运行工况发生改变后的风机输出特性。仿真结果表明,两种简化模型和电磁暂态模型动态响应曲线一致,验证了两种简化模型的正确性。