双馈风电机组叶片变化对低电压穿越性能的影响研究

风电机组的低电压穿越能力主要采用现场测试的方式考核。由于同种类型和容量的风电机组通常采用多种长度的叶片配置,在其中一种叶片长度的机组完成低电压穿越测试后,是否必须对其它叶片长度的机组进行重新检测是目前制造商和检测机构面临的问题。针对该问题,文章首先分析了不同的风轮直径引起风电机组低电压穿越过程中机械功率、发电机转速、桨距角、有功功率和无功功率等状态量的变化,提出风轮直径变化对机组各部件低电压穿越特性的影响程度;其次,采用Bladed与Matlab联合仿真模型,在与实测数据对比校验其仿真准确性后,通过设置Bladed模型中详细的叶片、传动链等机械参数,仿真对比不同风轮直径的风电机组各环节状态变量的区别,验证了理论分析的有效性;最后,以77 m和82 m风轮直径的1.5 MW风电机组低电压穿越测试数据进行对比分析,进一步验证了理论分析和仿真结果的正确性。研究表明,在一种叶片长度的双馈风电机组完成低电压穿越检测后,采用其他长度叶片的风电机组可通过模型仿真方式对其低电压穿越性能进行分析和评估。     

风电机组低电压穿越能力影响因素分析与实例

我国风电大规模汇集地区多处于电网末端,电压波动性强,随着对风电并网安全的关注和风电机组并网性能要求的提高,低电压穿越能力已成为衡量风电机组并网性能的重要指标。文章调研了同一区域内多个风电场实际运行中的低电压穿越故障情况,分析了整机制造厂家、高校及相关研究机构对风电机组低电压穿越技术的研究现状。通过分类统计测试过程中遇到的风电机组低电压脱网故障和总结56台风电机组的低电压穿越测试结果,分析了造成风电机组低电压穿越能力不足的原因,并对引起风电机组低电压穿越能力不足的影响因素进行了阐述。目前,软件版本控制、保护定值的设置与管理、硬件的维护水平已经成为并网风电机组低电压穿越能力的主要影响因素。     

考虑风电机组故障穿越特性的电压反复波动机理分析与抑制

近年来,大规模风电汇集系统实际运行中频繁出现电压反复波动现象,具有波动幅度大、波动峰谷值切换速率达秒级的特点,与风能随机性、无功补偿装置动作引起的电压波动现象具有显著区别,运行中多次造成风电机组因连续穿越失败而脱网,严重威胁了电网安全稳定运行。上述现象涉及风电机组故障穿越策略与弱电网功率-电压特性的耦合作用,难以通过传统电力系统电压稳定分析方法直接解释。提出了考虑风电机组低电压穿越特性的系统有功-电压曲线（PV曲线）分析方法,准确刻画波动过程中系统运行点轨迹变化规律,并通过仿真进行了验证。在此基础上,提出了抑制电压反复波动的风电机组低电压穿越优化控制策略,基于实际算例的仿真分析表明,提高风电机组退出低电压穿越阈值及采用穿越期间维持有功的策略可以有效抑制电压反复波动现象。     

风电机组低电压穿越能力测试中的风机故障

近年来,我国风力发电装机容量不断增长,大规模风电并网对电网的影响日益受到重视。低电压穿越能力是风电机组并网特性的重要考核指标之一,该文详细分析了目前风电机组低电压穿越能力测试所依据的标准,就标准中对风电场及风电机组低电压穿越性能的具体要求进行了分项阐述,在此基础上总结了已开展的现场低电压穿越测试中风机发生的种种故障及其原因,证明了同样机型的风电机组测试性能存在差异,而且现场试验证实了风机零部件故障也成为影响风机低电压穿越性能重要因素。     

叶片变桨速率对风电机组停机过程载荷特性影响研究

分析叶片变桨速率对于风电机组机械载荷影响的机理,并基于某2.5 MW双馈型风电机组载荷实测数据,对相同外部条件不同叶片变桨速率停机过程的载荷数据进行分析,研究叶片变桨速率对风电机组疲劳与极限载荷的影响。运用GH Bladed软件,对不同叶片变桨速率停机工况下的风电机组载荷进行仿真计算,验证叶片变桨速率与风电机组载荷之间的内在关系。现场测试数据与仿真结果均表明,风电机组停机过程中的载荷特性与叶片变桨速率相关,且随着叶片变桨速率的增加,疲劳与极限载荷随之明显增加。由叶片变桨速率增大导致的风电机组极限载荷增加比例与疲劳等效载荷增加比例相近。     

双馈风电机组低电压穿越仿真模型可信度评估

依照实际风场系统,基于Matlab/Simulink搭建了等值局部电网模型、低穿设备模型、箱变模型和风电机组模型。结合矢量控制原理,搭建了基于电网电压定向控制策略的网侧变流器模型和定子磁链定向控制策略的机侧变流器模型,同时研究了电网电压跌落期间Crowbar保护的控制策略。通过对比分析低电压穿越仿真和德国劳氏船级社(GL)风电现场实测结果,对仿真模型可信度进行评估。基于《风电机组电压穿越建模及验证方法》的评估结果验证了搭建的仿真模型可信度满足系统要求,可评估风电机组低电压穿越一致性。     

基于低电压穿越能力评价的双馈风电机组风电场无功出力控制

以低电压穿越下的双馈风电机组风电场无功出力作为研究对象,提出一种双馈风电机组风电场无功出力控制方法。首先选取风电机组无功能力评价指标和安全评价指标,提出风电机组低电压穿越能力评价方法,利用变异系数法对风电场中各台风电机组进行低电压穿越能力评价,评价结果表征不同风电机组的运行状况,进而根据评价结果调整各台风电机组的无功出力分配,控制电网电压。仿真结果表明,该无功出力控制方法能够满足低电压穿越要求,合理分配风电场的无功出力,支撑故障时的电网电压。     

大型风电场无功特性对其低电压穿越能力的影响

建立了两种典型风电机组的机电暂态模型,通过与实测数据比对校验模型的准确性。基于校验的风机模型,建立100 MW并网风电场详细仿真模型,通过仿真分析比较风电机组无功特性对风电场低电压穿越能力的影响,研究无功补偿装置的控制特性与风电场过电压的关系,为大型风电场的仿真分析及稳定控制提供了技术支撑。     

风电机组低电压穿越能力影响因素

本文首先对我国风力发电现状及发展趋势进行了分析,其次概述了风电机组低电压穿越能力的定义,同时探讨了低电压穿越技术的集中基本类型。在此基础上,基于变速风电机组,对其低电压穿越功能及原理进行了分析,提出了相应的影响因素。分析得出,风电机组低电压穿越能力的影响因素主要包括控制策略、硬件条件、软件控制及管理水平四个方面。     

风切变指数对于风电机组载荷特性影响研究

分析风切变指数对风电机组机械载荷特性的影响,并以某2 MW风电机组载荷测试数据为例,对相同风速不同风切变情况下的载荷数据进行分析。研究风切变指数对风电机组极限载荷、疲劳等效载荷的影响。最后运用GH Bladed软件,对相同外部条件不同风切变指数下的风电机组载荷进行仿真计算,验证风切变指数与风电机组载荷特性之间的内在相关性。测试数据与仿真结果均表明,风电机组结构部件载荷特性与风切变指数强相关,且随着风切变指数的增加,极限载荷与疲劳等效载荷也随之变大。风切变指数的增长率与极限载荷增长率、疲劳等效载荷增长率均呈现二次函数关系,且风切变指数每增加约5%,极限载荷增加约0.1%,疲劳等效载荷增加约0.5%。     

液压型风力发电机组低电压穿越双变量协调控制研究

以液压型风力发电机组为研究对象,研究液压型机组低电压穿越控制问题。结合风电机组低电压穿越要求和液压型风力发电机组工作原理,提出一种比例节流阀开口度与变量马达摆角双变量联合控制的低电压穿越的控制方法。建立机组的数学模型,基于能量耗散原理和动态面控制方法构造低电压穿越双变量控制器。依托30 k VA液压型风力发电机组半物理仿真实验台进行仿真和实验研究,实现了低电压穿越过程中机组液压系统传输功率和输出转速的高精度控制,为液压型机组的低电压穿越控制的进一步研究奠定基础。     

考虑LVRT的双馈风电机组对电网频率的影响分析

为研究具备低电压穿越(LVRT)性能的双馈感应风力发电机(DFIG)对系统频率稳定性的影响,首先利用转子运动方程和等效导纳模型对故障穿越期间和故障恢复期间系统频率与风机馈入系统的有功功率之间的关系进行理论推导,建立含双馈风电机组的电网频率响应解析模型,在此基础上分析了低电压穿越特性对系统频率稳定性的影响;然后基于PSC...     

永磁直驱风电机组低电压穿越技术的仿真分析

随着电力电子技术的发展,永磁直驱风电机组的并网运行的发展前景看好。为了提高永磁直驱风电机组在电网故障下的低电压穿越能力,可以在直流侧增加了卸荷电路。通过对永磁直驱风电机组的建模和仿真,表明直流侧增加了卸荷电路可以有效提高直驱永磁风电机组的低电压穿越能力。     

大规模风电接入后电网离线分析

依托DIGSILENT仿真软件,搭建双馈异步风机和永磁直驱风机仿真模型。通过建立低电压穿越功能模型,对2020年前华东电网夏季高峰运行方式,进行大规模风电接入后的短路电流计算和故障校核方式的仿真分析,用以验证风电机组的运行特性。结果表明:对于双馈风机,由于对不对称保护的特殊要求,电网不对称故障引起风电机组跳机(无低电压穿越能力)或Crowbar动作(有低电压穿越能力)的范围远大于对称故障,应采用不对称故障校核方式。对于直驱风机,直流母线越限保护动作与否,只与母线电压的降落幅度有关,仍应采用常规的对称故障校核方式。     

5 MW双馈风电机组低电压穿越的仿真分析

针对海上风力发电机组安全可靠运行要求的发展趋势,本文在阐述双馈风电机组控制原理的基础上,建立了双馈发电机及其变流器的控制模型。其次,在分析电力系统对并网风电机组低电压穿越原理基础上,比较分析了双馈风电机组低电压穿越的各种控制技术方案。最后,结合海上用5.0 MW双馈风力发电机组电气参数,对2种典型低电压穿越的转子电路保护措施进行了仿真比较。分析结果表明,采用二极管整流桥加IGBT和保护电阻构成斩波器的措施具有较好的暂态控制效果。     

基于转子串联动态电阻的自适应双馈风电机组低电压穿越方案

针对基于转子串联电阻实现双馈风电机组低电压穿越的保护方式,在阻值选择时转子电流的限制效果与故障期间功率可控性之间存在矛盾的问题,通过对转子串电阻保护的理论分析,提出一种结合故障期间自适应选择转子串联电阻阻值和切换转子变换器控制模式的低电压穿越方案,能够实现根据电压跌落深度选择串联阻值且于不同故障区间内自适应切换阻值的串联动态电阻,使整个故障过程中风机处于受控状态,故障穿越更平稳,具有更好的暂态特性。PSCAD仿真结果表明,该方案具有较好的性能。     

双馈异步风电系统的建模仿真

当电网电压跌落时,风电机组须维持一定时间与电网连接而不解列,并且能提供无功以支持电网电压的恢复,即具有低电压穿越能力,而双馈风电机组低电压穿越能力最弱。分析建立了双馈风力发电机组的模型,通过使用MATLAB/SIMULINK仿真,来研究它的LVRT性能,及影响它LVRT性能的因素,探讨它的改进方案。     

风浪耦合作用下海上风电机组载荷特性研究

与陆上风电机组不同,海上风电机组承受风载荷以及波浪引起的水动力载荷共同作用。在风浪耦合作用下,海上风电机组基础结构以及各主要结构部件载荷特性更为复杂。为保障海上风电机组的运行结构安全,波浪特性对海上风电机组各主要承载部件载荷的影响应引起重视。该文基于改进的JONSWAP型谱,建立波浪动力学模型,以叶片根部挥舞方向弯矩以及塔筒底部俯仰方向弯矩为例,仿真研究波浪对于风电机组极限与疲劳载荷特性的影响。最后,基于海上风电机组载荷实测与仿真数据,对波浪动力学模型进行验证。     

应用撬棒电路的双馈型风力发电机低电压穿越分析

风电场规模已经变得越来越大,风电机组的解列会严重影响系统的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越能力以应对电网电压跌落。由于DFIG的定子侧直接与电网相联,在电网电压突然跌落时,定转子中会出现很大的电压和电流,需采用Crowbar电路（撬棒电路）来旁路转子侧变流器。文中分析了Crowbar电路的控制原理,然后在理论分析的基础上进行了仿真,仿真结果验证了Crowbar电路能够帮助DFIG在故障期间实现低电压穿越,最后进一步分析了Crowbar电路投切时间的选取。     

特定场址条件下风电机组载荷适应性评估

考虑特定场址环境条件对于风电机组载荷与结构安全特性的影响,基于某3 MW双馈型风电机组载荷模型,运用GH Bladed软件对不同场址环境条件下的风电机组载荷进行仿真计算,形成特征环境条件下载荷特性数据库。分析各环境条件参数对风电机组关键部件极限与疲劳载荷的影响特性。基于特征载荷数据库,运用BP神经网络预测方法,建立特定场址条件下风电机组关键部件极限与疲劳载荷预测模型,并将模型预测结果与仿真结果进行比对。结果表明,基于BP神经网络的风电机组极限与疲劳载荷预测结果误差在6%以内,该方法对于不同场址条件下风电机组载荷与结构安全性评估具有普遍适用性。