电网电压骤降故障下双馈风力发电机建模与控制

双馈感应发电机（DFIG）在变速恒频风力发电中得到广泛应用，对DFIG采用矢量控制可使风电系统实现最大风能追踪和有功、无功解耦调节，从而获得优良的发电运行性能。但在传统的矢量控制方式中，通常认为是无穷大理想电网，忽略了定子励磁电流变化的动态过程，从而得到简化的DFIG数学模型，并以此作为电流内环控制器的设计依据。这种控制器在电网正常的情况下可使系统获得优良的动静态特性，但当电网出现故障时，其控制性能将恶化。为了提高电网电压故障情况下DFIG不间断运行能力，文中以DFIG的精确数学模型为依据，针对传统的2种矢量控制方式的不足，提出了改进的控制方案，并对改进前后电网电压骤降情况下DFIG的动态过程进行了仿真对比，结果表明改进方案可以有效控制转子电流，保护转子励磁变频器，提高DFIG变速恒频风电系统在电网故障下的不间断运行能力，是并网DFIG风力发电机的一种有效、实用的控制策略。     

短路点电气距离对并网风电场低电压穿越效果仿真分析

在DIgSILENT/PowerFactory仿真软件中建立了双馈感应发电机(Double fed induction generator,DFIG)和实际电力系统模型,验证了不同短路点对风电场低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)功能的的影响.仿真结果表明:当电网侧发生严重故障时,双馈电机转子侧变频器由于转子绕组过电流而被crow-bar保护短接闭锁,此时双馈风电机组将失去控制用功、无功的能力,风电场的暂态电压稳定能力将影响到电网的安全稳定,短路点与DFIG的电气距离越远,DFIG的LVRT效果越好,即短路点与DFIG的电气距离越远时,DFIG的LVRT相对而言更容易实现,电网的LVRT相对而言更难实现.     

双馈异步风力发电机开关频率恒定的直接功率控制

与矢量控制相比,直接功率控制(DPC)结构简单,应用于风电系统的双馈异步发电机(DFIG)能简化变频器控制结构,提高系统动态性能。在分析DFIG暂态数学模型的基础上推导了内部状态量与控制量之间的关系,提出了分别基于转子磁链、转子电流和电磁转矩的3种DPC策略,并通过引入空间矢量调制(SVM)技术使DPC策略的开关频率保持恒定。这些策略在电网正常情况下能获得优良的静态性能,而在非正常运行状态各自表现出不同的动态特性,能适用于不同的控制目标。理论分析与仿真实验证明,电网正常情况下各定频DPC可有效实现有功、无功功率的解耦控制;电网电压波动时基于转子磁链DPC(RFDPC)可使DFIG快速进入稳定状态,缩短振荡时间;基于转子电流DPC(RCDPC)可抑制转子电流振荡,防止变频器过流;基于电磁转矩DPC(EMTDPC)可消除电磁转矩脉动,减少对机组转轴剪切应力冲击。     

利用STATCOM提高风力发电机暂态稳定性

分析比较了双馈感应风力发电机(DFIG)与鼠笼感应风力发电机(SCIG)两种机型,利用Simulink对DFIG,SCIG在电压骤降时暂态运行特性进行仿真。结果表明SCIG在电压骤降时的影响主要是输入输出功率不匹配造成转子转速的剧增,而DFIG是因变化器耐流耐压不高,容易因低电压造成的转子过电流而损坏,在控制策略失效时crowbar装置把双馈风力发电机变为鼠笼风力发电机运行。DFIG可通过自身变化器提供无功功率可在一定范围内维持电压稳定,运行较比SCIG稳定。介绍静止无功补偿器(STATCOM),通过STATCOM来稳定端口电压,仿真表明静止同步器可以明显提高风力发电机组的暂态性能。     

基于转子电流偏差角的双馈感应电机速度观测

提出一种基于转子电流偏差角的双馈感应电机（DFIG）闭环速度观测方案。相比基于定子磁链或基于转子电流的模型参考自适应系统（MRAS）速度观测方案,该方案所构造的速度观测器不仅具有较好的线性化控制特性,而且其前向控制增益不受双馈感应电机转子电流量值的影响,从而使得所设计的DFIG无速度传感器控制系统具有较好的动态响应特性。2 MW双馈感应电机的仿真试验,不仅验证了该无速度传感器控制策略的正确性,而且通过与基于转子电流MRAS无速度传感器控制策略的对比表明,该控制策略具有较好的动态响应特性。     

多机电力系统发电机的同步稳定特性分析

为进一步认识发电机同步稳定性特性，基于动态过程的轨迹，分析了多机电力系统的发电机稳定性物理特性及不稳定平衡点特性。用基于全系统状态空间轨迹的动态单一奇点（DIS）研究了系统中各台发电机的详细动态过程，并揭示了基于轨迹的动态单一鞍点(DISP)是发电机失稳时所具有的特性。某6机22节点简化实际系统的算例证实了该研究方法的有效性。     

含特高压直流的多馈入交直流系统动态特性仿真

以研究2010年南方电网动态特性为目的，提出了含±800 kV特高压直流的多馈入交直流系统动态特性仿真研究重点，解决了大规模多馈入交直流系统电磁暂态仿真时系统等值、模型处理以及仿真步骤等问题。依此运用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件，建立了包含±800 kV云广特高压直流等5条直流输电线路的电磁暂态仿真模型，研究中换流器模型采用详细模型。在此基础上研究了交直流系统各种故障下的动态特性，研究结果为南方电网规划及安全稳定措施的制定提供了理论依据。提出建立电磁暂态仿真模型，为研究大规模含特高压直流的多馈入交直流系统的动态特性提供了一套可行的方法。     

双馈式感应发电机定子匝间短路故障诊断措施

在双馈式感应发电机运转过程中,定子绕组匝间短路是一种经常遇到的故障。本文首先分析了发电机定子匝间短路故障出现后电磁特性的规律,然后利用多回路数学模型仿真计算了各种情况下匝间短路故障,深入研究了仿真结果,并用频谱对转子侧电流和定子侧电流进行了分析,制定了发电机定子匝间短路的应对措施。     

不平衡电压下双馈异步风力发电系统的建模与控制

提出了不平衡电网电压条件下双馈异步发电机（DFIG）在正、反转同步速旋转坐标系中的完整数学模型，推导和分析了不平衡电网电压条件下DFIG定子输出瞬时有功、无功功率组成。在此基础上，提出了小值稳态不平衡电网电压条件下增强DFIG不间断运行能力的4种可供选择的控制方案。讨论了不同不平衡控制目标下转子正、负序电流指令值计算原则，设计了正、反转同步速旋转坐标系中DFIG的双 dq转子电流控制器的不平衡控制方案，实现了不平衡电网电压条件下转子正、负序电流的独立跟踪控制，有效地提高了小值稳态不平衡电网条件下风电机组的不间断运行能力。仿真研究验证了理论分析的正确性和所提出的双 dq转子电流不平衡控制方案的有效性。     

基于EMTP/ATP的双馈式风力发电系统的模型与实现

以电力系统电磁暂态分析软件EMTP/ATP为平台,采用电机矢量控制技术以及比例-积分调节器串联校正等方法建立了双馈风力发电系统的电磁暂态仿真模型,该模型包括风速模型、风力机模型、双馈发电机模型,以及有功、无功解耦控制系统的模型。依据变速风电机组的运行特性对该模型进行了仿真研究,仿真结果验证了该模型的有效性。     

低风速风电场风资源开发分析

低风速地区的风能开发已经成为当前中国风电开发的重要方向。然而,中国关于低风速风电场风能资源特点及计算过程中应考虑的重点问题却研究甚少。文章结合河南省荥阳风电场风资源分析过程,对低风速风电场风资源特点进行了简要剖析,希望对今后的低风速风电场开发提供借鉴和帮助。     

不同风速谱激励下的风力发电机塔架风致响应及风振系数研究

为研究不同风速谱激励下,风力发电机塔架的风致响应,建立某兆瓦级风力发电机一体化有限元模型,基于经典随机振动理论对其进行风荷载作用下随机振动分析.得到了几种典型风速谱激励下风力发电机塔架位移响应功率谱密度.分析了不同风速谱激励对风力发电机风致脉动响应影响.根据Davenport峰因子取值法,讨论了不同保证率下的峰因子对风...     

浅谈风电场测风

风电场测风是风能开发中的一个重要环节,也是风能开发的前提和基础,它对风电场的设计、建设具有重大影响,做好风电场的测风对风能开发具有重要意义.为此,在总结风电场测风和风电场工程规划设计的工作经验的基础上,对风电场测风进行分析探讨,并就风电场测风中存在的问题提出认识和建议.     

大型风电场的风能损失计算

大型风电场由于风机数量众多,各台运转的风机之间的相互干扰作用会影响风机的有功输出,从而造成风电场的风能损失。风能损失将直接影响风电场投入运行后的年度发电能力、发电计划安排以及风电场的运行控制。文中提出了一种新的迭代回归计算方法,可有效分离风机的正常输出和非正常输出,从而正确估算风机的理想输出曲线,并定量计算风电场的风能损失,可服务于已并网的大型风电场。最后,结合实际数据对某风电场的风能损失进行了计算和分析。     

基于相空间重构的风速和风功率超短期预测

风速为随机变化的量,风电机组的输出功率具有波动性,大量风电并网将会对电力系统的安全、稳定运行及电能质量带来严峻挑战,因此风电场的风速和发电功率预测在风电场的调度和管理中起着重要的作用。根据风速具有混沌特性,讨论运用C-C方法对混沌时间序列的相空间进行重构,并对某风电场10台机组的相空间进行重构,采用加权一阶局域预测模型,得到1 h内的短期风速预测值,利用功率曲线转换法得到每台机组的发电功率。经实例证明所提出的方法是可行和有效的。     

新疆盐湖风电场风能资源评估分析

盐湖风电场是规划建设的新风电场,为了更好地利用其风能资源,对盐湖风电场的风能资源进行了评估分析。依据测风塔2794号1 a的测风数据,主要分析了年风能参数、风向频率和风能密度方向分布、风速频率及风能频率、湍流强度以及风切变指数。结果表明:盐湖风电场风功率密度达到4级;主风向与风能密度分布主方向一致;风能频率主要分布在中等风速段;盐湖风电场的风能资源丰富,具有很好的开发价值。     

风电场风能资源评估几个关键问题分析

正确科学地对风资源进行评估,意义重大。针对我国风电场工程可行性研究报告的现状和GB/T 18709—2002《风电场风能资源测量方法》、GB/T 18710—2002《风电场风能资源评估方法》、《全国风能资源评价技术规定》等的某些条款进行了阐述,指出目前风资源评估中存在的一些问题并提出了一些建议,希望为以后的相关工作人员提供一个参考。     

基于等效平均风速的风力发电功率预测

目前应用风速气象数据预测风力发电功率的方法存在较大误差,难以满足工程应用的精度要求。文中基于能量守恒原理提出了风力发电机组等效平均风速的概念,并通过为期1年的现场实验分析得到等效平均风速与最大风速和平均风速的函数关系,由此提出了基于等效平均风速的风力发电功率预测方法,并与以往基于平均风速的风力发电功率预测方法进行了工程应用效果对比,表明基于等效平均风速的预测方法较基于平均风速的预测方法在预测精度方面有明显提高。     

广西金紫山风电场风机基础安全监测

风机基础是确保风力发电机组安全稳定运行的决定性因素,它要承受从风机塔架通过金属环传到基础的各类荷载,与其他发达国家相比,我国风机基础设计方法还不完善,鉴于风机基础的重要性,对塔筒、风机基础的监测显得尤为重要.笔者结合广西金紫山风电场的具体实例分析,提出山地风电场风机基础安全监测.