双馈风力发电机空载并网控制策略研究

根据变速恒频双馈风力发电系统的运行原理,基于定子磁链定向的矢量控制技术和网侧变换器电网电压定向的矢量控制技术,设计了双馈风力发电机空载并网控制系统,实现了双馈风力发电机的柔性并网和有功功率与无功功率的解耦控制及最大风能追踪.基于Matlab/Simulink仿真平台,对双馈风力发电机空载并网模型进行了仿真,并利用试验设备对双馈风力发电机空载并网进行试验验证.通过对仿真和试验结果的对比分析,验证了所提控制方法的正确性和有效性.     

微网下双馈风力发电系统并网运行研究

提出一种基于旋转坐标系下双馈异步发电机(DFIG)数学模型,利用新的定子磁链定向方式推导出空载、负载并网控制与DFIG矢量控制策略,解决交流励磁风力发电机并入微电网冲击较大及功率控制不佳的现状.以Matlab/Simulink为仿真平台分析搭建整体交流励磁发电系统模型,对仿真所得电压、电流波形进行分析后对相关参数不断调整,可行性评估后表明该方案最大程度减小了对主网的冲击,验证了该方案的有效性.     

提高DFIG低电压穿越能力的改进控制策略

双馈感应发电机(doubly fed induction generator, DFIG)并网处发生短路故障时,基于传统crowbar技术的DFIG低电压穿越能力较低,须从电网吸收大量的无功功率,机端电压难以恢复。针对这一技术弊端,提出一种改进的综合控制策略:首先在原有crowbar技术的基础上引入直流卸荷电路(DC-chopper),在故障时能够抑制直流母线过电压和转子侧过电流;其次在转子侧变换器引入一个定子励磁电流的微分补偿项控制,以提升机组系统轴系机械应力。当电网发生严重故障时,改进的网侧变换器控制策略可将正常运行模式切换到无功支撑模式,从而补偿系统所需无功并为电网提供部分的无功功率。在PSCAD/EMTDC平台搭建DFIG并网的仿真模型,其仿真结果表明,在不同电压跌落程度下,提出的控制策略均能提高DFIG的低电压穿越能力。     

风电故障穿越能力提升方法

双馈感应发电机是并网型风电的主要机型,在高渗透率情况下,其故障穿越能力直接影响整个电力系统的安全运行。由于双馈感应电机(DFIG)定子侧直接接入电网,转子侧通过背靠背电力电子变换器接入电网,DFIG对电网故障引起的电压暂降事件非常敏感。为了提高DFIG的故障穿越(FRT)能力,提出一种在DFIG机端装设谐振型固态限流器(RBFCL)的故障穿越能力提升方案,在研究谐振型桥式故障限流器基本原理的基础上,制定故障限流器的控制策略。通过MATLAB/Simulink三相故障仿真,证明DFIG机端装设谐振型固态限流器,提升风电故障穿越能力措施的正确性和可行性。     

双馈电机风电场电压协调控制策略

为增强并网风电场的电压稳定性,提出了一种变速恒频双馈风机组与风电场无功补偿装置——静止同步补偿器的协调控制策略.该策略充分利用了DFIG网侧换流器、定子侧的无功发生能力,有效提高了风电并网点电压的暂态水平,并加速了电压的恢复过程.在DIg SILENT/Power Factory建立了仿真模型,仿真结果验证了该控制策略的有效性.     

大型风力发电机在电网电压扰动下的特性

风力发电机并网后常常受到弱电网电压扰动的影响,甚至造成风机脱网使电网震荡加剧.为了避免此种情况的发生,通过分析在电网电压扰动情况下的变速恒频（VSCF）双馈感应（DFIG）风力发电机组运行特点,建立了风力发电机组模型,将一种改进的基于发电机定子磁链的定向矢量控制策略移植到风力发电机不间断运行控制中,对风力发电机组转子侧PWM输出电流和直流母线电压进行控制,从而达到风机稳定运行的目的利用Matlab/Simulink软件进行仿真,结果表明,该系统在电网波动时能够较好地抑制电网电压对转子电流和直流母线电压的影响.     

不对称故障相位跳变和波形点对DFIG转子电压的影响

研究电网故障引起的电压暂降幅值、相位跳变、波形点等多维特征对双馈感应发电机的影响,是完善和提升DFIG低电压穿越能力的重要内容。首先,结合电网不对称故障引起的电压暂降幅值、PAJ、POW等多维特征,推导计及PAJ和POW的DFIG定子磁链、转子电压解析式,并运用磁链和电压空间分析法,分析不对称故障中PAJ和POW对DFIG故障特性的影响机理;其次,结合磁链和电压矢量轨迹特征,以及PAJ和POW影响DFIG转子电压的规律,推导计及PAJ时导致最大转子电压峰值的POW表达式,并以1.5 MW DFIG为例进行仿真,验证上述分析的正确性。最后,根据导致DFIG转子电压峰值增幅最严重的电压暂降多维组合特征,提出完善DFIG低电压穿越能力测试标准的建议。     

基于双馈风力发电机的次同步振荡及其抑制策略

双馈感应发电机(DFIG)也称双馈风力发电机,其变速恒频的优点在风电场中得到了广泛应用。随着大量风电能源并网,远距离高压输电使用串补电容技术容易引起电网发生次同步振荡(SSO)。DFIG的定子绕组直连电网,因此在运行过程中极易受到电网SSO的影响。针对DFIG的SSO及抑制策略进行研究。首先,建立了DFIG系统数学模型,分析DFIG系统的控制策略;接着,针对SSO采用一种改进的基于2阶广义积分器(SOGI)的锁相控制技术;然后,在转子侧变流器(RSC)采用准谐振控制器(QRC)抑制SSO对于定子输出的影响;最后,通过MATLAB/Simulink软件仿真,验证了控制方案的正确性和有效性。     

不同风电机组并网对电力系统暂态电压稳定性的影响

随着中国三北风电基地的初步建成,初步实现了大型风电场集中并网。但由于风电场始终处于电网的末端,场内机型不一,网架结构较弱,致使电网有功和无功波动,降低了电力系统暂态电压稳定性。针对上述问题,建立基于普通异步风力发电机组(AWT)、双馈异步风力发电机组(DFIG)的暂态数学模型,并以新疆某地区风电场作为实例,利用PSASP仿真软件分析这两类型风力发电机组以各种比例接入系统后的暂态电压稳定性。仿真结果以及临界故障清除时间(CCT)表明:并入电网的风电场DFIG占有量越多,系统的暂态电压相对越稳定。     

双馈感应发电机三相短路解析计算模型研究

双馈感应发电机(DFIG)在应对电网电压跌落过程中会激发自身的电磁暂态过程,并伴随着过电流和过电压等现象的产生。以DFIG三相短路时的磁链分析为基础,分析DFIG定子侧磁链的变化过程,结合线性电路的叠加原理,提出机端电流和励磁电压的解析计算模型。仿真结果表明,该文提出的解析计算公式准确描述了三相短路过程中DFIG机端电压、电流的频率、衰减时间以及初相位,实现了DFIG在短路故障中的电磁暂态过程的简化计算。     

离网风电-网电互补的模拟供电试验

以离网风电一网电互补的抽油机供电关键技术研究为理论基础,确立了离网风一网互补供电系统模拟试验研究方案;通过建立模拟试验平台,确定了风力发电机模拟发电系统,并基于计算机设计了一套完整的信号测量与控制系统;进行了模拟供电的试验研究．     

结构薄弱电网运行方式研究

结构薄弱电网的发电机容量较小、输电线路较长、负载较轻、无功补偿装置较少,可能产生发电机并网困难、同步发电机自励磁和工频过电压等问题。利用现有实际结构薄弱电网的参数搭建PSCAD仿真模型,研究结构薄弱电网的特殊运行特点,提出同步发电机并入结构薄弱电网的可行并网条件和无功补偿装置配置方案,并提出极端运行条件下避免发电机自励磁的措施和防止过电压产生的措施。仿真结果结果显示,以上并网条件和措施安全有效。可保证结构薄弱电网的安全可靠运行。     

基于聚类分析的双馈机组风电场动态等值模型的研究

针对大型双馈机组风电场,提出一种新的动态等效建模方法。该方法是一种基于双馈风力发电机暂态电压特性的聚类分群方法,即根据风电场内各双馈发电机受系统故障影响程度的不同,识别出电压的动态响应行为相近的风力发电机,并对分群后的双馈发电机及其电气接线系统进行等值聚合,实现了双馈机组风电场的动态等值多机表征。利用电力系统分析综合程序(PSASP 6.2),搭建了双馈机组风电场详细模型和等值模型,并与传统的单机等值模型进行了比较分析。结果表明,所建立的多机等值模型能够较准确地反映双馈机组风电场并网点的动态特性。     

风力发电并网对电网的影响

近几年随着大容量风力发电机的问世,建设大规模风力发电场成为发展趋势.但是大规模风电开发也带来了许多问题,其中,最突出的就是风电并网对我国现有电网格局的影响.根据风能的产生、风力发电在我国的利用以及风电机组发电的特点,系统地分析了风电并网对我国电网系统的影响,为促进以后风能资源的开发利用以及提高电网接受风电场的能力提供了一定的参考.     

基于负荷安全域的双馈风电场无功配置及规划

为了应对风电接入电网引起的电压安全稳定问题,提高风电场并网点电压稳定性,从规划角度考虑,提出一种基于负荷安全域计算双馈风电场无功配置以及场内集电线路选型的方法。首先研究推导风电机组机端P—Q特性曲线,得到双馈风电机组稳定运行域。接着分析了机组P—Q特性曲线和集电线路首端安全域边界配合问题,以此确定集电线路型号,达到充分利用风电机组无功能力目的。最后通过并网点的安全域边界计算风电场无功配置容量。算例结果表明,所提出的无功配置方法能保证并网点电压在安全范围内。     

河北红松风电场接入电网稳定性问题浅析

随着大批风电场的建设,风电机组在电网中所占比例越来越高。由于风力发电机组的可控性远弱于火力发电机组和水力发电机组,所以给电网带来了许多新的技术问题,尤其是并网风电机组在持续运行和切换操作过程中产生的电压波动和闪变,会对当地电网的电能质量产生不良影响。结合河北红松风电场实际情况,从并网风电机组输出的功率波动、无功功率补偿、电网稳定性等方面出发,分析了风力发电引起电网电压波动和闪变的主要原因,对降低电网电压失稳进行了浅析。     

基于Matlab的双馈风力发电机组动态特性研究

随着能源的大量消耗,人们越来越重视可持续发展能源,风力发电由于其可再生性得到了很好的发展.现阶段的风力发电是比较成熟的一种发电形式.在分析了变速恒频双馈发电机组的工作原理的基础上,建立了风电机组的数学模型,利用Matlab软件对基于双馈感应发电机的变速风电机组进行了仿真,得到了风电机组正常运行和电网故障两种条件下的动态输出特性.     

直驱式风力发电系统并网变流器研究

直驱永磁风力发电系统中,变流器是将发电机所发的电能输送至电网的设备.建立了永磁直驱风力发电系统并网变流器数学模型,在同步旋转坐标系下,将输入功率因数改善到单位功因.同时,在三相全桥全控型直流-交流变流器电网并网下,提出了交-直轴电流闭回路控制,使永磁式同步发电机向电网提供电能.利用MATLAB/Simulink建模仿真,仿真表明设计的交-直轴电流闭回路控制,发电机能向电网稳定输送功率,其并网电流和电网电压同相位,并实现单位功率因数传递电能,验证了控制系统的可行性与有效性.     

基于DIgSILENT的双馈风机低电压穿越特性分析

多次发生的大规模风电机组相继脱网事故严重影响集群风电并网消纳和电网安全. 当电力系统电压出现跌落时,大容量风电场的切出会影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具备低电压穿越能力,以保证系统出现电压跌落时风电机组不间断并网运行. 为研究风电机组与系统的交互影响,探讨了双馈风电机组撬棒保护电阻取值、投切控制策略,并分析了低电压情况下双馈风电机组DFIG的保护控制措施与系统动态特性之间的联系. 在DIgSILENT中搭建双馈风电场分析撬棒阻值不同对风机实现低电压穿越的影响,并研究了不同故障情况下双馈风机低电压穿越特性. 本文的研究结果可以为风电机组的并网运行和电网的稳定运行提供参考.     

双馈调速技术在变速恒频风力发电系统中的应用

本文以双馈调速技术为重点,介绍了在变速恒频风力发电系统中可采用的交流调速技术。根据双馈电机的数学模型,在计算机数字仿真的基础上,分别讨论了并网及单机运行时双馈式变速恒频风力发电系统的控制机理与机电能量传输关系。文中还对比分析了可能采用的各种变流器线路的优缺点。