基于虚拟同步控制的双馈式风机组并网控制策略的仿真分析

针对双馈式风电机组经出口逆变器并网时缺乏惯性和阻尼会导致电网稳定性受到冲击的问题,首先简述了基于虚拟同步控制的双馈式风机整体控制策略;然后分别介绍了整体控制策略中的转子侧和网侧逆变器的控制策略,并搭建了含网侧虚拟同步控制的双馈式风机组模型;最终针对电网的故障工况及不同运行风速,通过MATLAB/Simulink对该模型进行仿真分析,与原始的双馈式风机模型仿真结果进行对比。验证了含网侧虚拟同步控制的双馈式风机比采用传统控制策略的双馈式风机组具有更优异的调节特性。     

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。     

基于电流主动补偿和RSC被动保护的双馈风力发电机组故障穿越控制策略

针对双馈感应发电机(DFIG)在故障穿越中存在的定转子侧过电流、直流母线过电压、电磁转矩和定子输出功率波动、转子侧变流器(RSC)遭受电流冲击等问题,本文在分析转子侧感应电动势的基础上,提出了电流主动补偿控制策略和RSC被动保护控制策略;两种控制策略分别通过将定子电流主动补偿为转子电流参考值和在转子回路串联动态电流阻抗器(DCR),来解决双馈风机在故障穿越中所存在的问题。所提控制策略提高了双馈感应发电机的故障穿越运行能力。最后,通过仿真验证了所提控制策略的有效性及可行性。     

基于功率参考值波动的风机控制策略改进

针对风电机组外部功率参考值下降时风机安全控制策略问题,以变速恒频风电机组为对象,在常规控制策略基础上提出了一种改进控制策略,并通过Simulink模型对不同控制策略下的仿真结果进行了对比和分析。结果表明:通过调节桨距角的改进控制策略能够更好地适应机组故障等情况,可降低机械转矩和电磁力矩震荡,保证机组安全运行。     

不同控制策略对双馈风机暂态特性影响仿真研究

本文根据网侧基于电网电压定向的矢量控制策略和直接功率控制策略及机侧基于定子磁链定向的矢量控制策略和直接功率控制策略,在PSCAD平台上分别搭建了基于矢量控制策略和直接功率控制策略的两套双馈风机仿真模型,对比分析了电网发生对称性短路故障导致机端电压不同程度轻微跌落和严重跌落时基于不同控制策略的风机的暂态特性,分析了不同时刻投入撬棒电路时基于不同控制策略的风机短路电流特性,并仿真分析了基于不同控制策略的网侧变频器不发无功时对直流母线电压的稳定作用及发无功时对电网电压的支撑作用,最后总结了不同控制策略对双馈风机对称性短路故障暂态特性的影响。     

适用于双馈风机故障穿越的多功能串联补偿器

双馈风机DFIG（doubly-fed induction generator）因其对电网故障的敏感性,其故障穿越运行能力成为研究热点。为了提高DFIG的故障穿越能力,采用一种适用于DFIG的多功能串联补偿器MFSC（multifunctional series compensator）。MFSC连接于风机定子和并网点之间,可根据电网电压发生故障的不同程度,工作在动态电压补偿DVC（dynamic voltage compensation）和限流两种模式下,补偿跌落电网电压和限制风机电流突升。通过分析电网故障下的DFIG特性,给出了MFSC功能实现的数学模型;重点介绍了MFSC的不同功能控制策略和多模式切换流程。采用MATLAB软件建立了仿真系统,仿真结果验证了MFSC实现DFIG故障穿越的可行性和有效性。     

双馈风电机组高电压穿越控制策略研究

风电机组的电网电压故障穿越能力是风机重要的并网性能评价指标。随着风机低电压穿越能力的深入研究,电网电压骤升成了威胁风机安全运行的因素。为了研究双馈风电机组在电网电压骤升下的特性及不脱网运行控制策略,分析了电网电压骤升时双馈感应发电机的电磁暂态过渡过程。结合现场运行风电机组的实际特性,提出一种易于工程实现的双馈风电机组高电压穿越控制策略。该控制策略不需更改原风机一次回路结构,只对双馈风机的发电机侧控制逻辑进行修改,即可实现双馈风电机组在电网电压骤升时不脱网运行,保障机组安全与电网稳定。最后通过仿真验证了控制策略的可行性。     

电网电压深度不对称跌落时的双馈风电变流器控制技术

针对电网电压不对称跌落故障,提出一种用于双馈风机的变流器控制策略,以满足低电压穿越标准的要求。策略使用转子侧变流器控制转子正序电流以保证风机的有功和无功输出,网侧变流器保持额定电流输出能量,同时使用斩波器稳定直流母线电压。针对1.5MW双馈风电机组进行了仿真模型和实际测试验证,结果表明该策略有效保证了双馈风机系统低电压穿越的实现。     

动态无功补偿对风电场暂态电压的影响及控制策略

近年来大规模风电机组连锁脱网事故频发,严重威胁电网安全稳定运行,风电机组脱网机理与防御控制策略需深入研究。首先从理论上分析了含动态无功补偿装置的风电场在电网故障期间风机机端高电压现象的机理,仿真分析了静止无功补偿器（static var compensator,SVC）响应时间对风电场暂态电压特性的影响,指出SVC暂态无功调节的滞后性是导致故障下风电机组因高电压脱网的主要因素,并提出了电网故障下风电场的无功协调控制策略：即通过协调SVC与风机自身无功出力,在故障发生时紧急闭锁SVC,投入风机跨接器（Crowbar保护电路）,在故障清除后经一定延时重新投入SVC,从而提高风电机组的故障穿越能力。仿真结果表明该文提出的控制策略能有效抑制故障下风机高电压脱网问题。     

多端VSC-HVDC用于风电场联网时的控制策略

基于双馈感应电机(double fed induction generator,DFIG)控制策略,提出了多端电压源换流器高压直流输电(multi-terminal VSC-HVDC,MVSC-HVDC)用于风电场并网的联网方式,设计了相关的控制策略,通过与传统交流联网方式相比,指出了MVSC-HVDC的可行性和合理性。在PSCAD/EMTDC的仿真环境下,建立了相关的数学模型,研究了风电场之间及其内部机组在系统稳态和故障情形下的运行情况。仿真结果表明:DFIG的等效模型能够正常稳定的工作,所提出的并网方式和控制策略是正确和有效的;风电场之间以及风电场内部各机组之间都独立运行,互不影响;当逆变侧交流系统发生故障时,该控制策略有较快的恢复特性,可有效抑制风机投切带来的冲击。