面向风电并网运行稳定性的SMES-FCL控制策略研究

针对双馈风电机组存在低电压穿越能力弱和功率输出不稳定的问题,构建和分析了适合于双馈风电机组并网的超导储能—限流系统(SMES-FCL),实现了储能和故障限流双重功能。针对含SMES-FCL的双馈风电机组并网系统的非线性特性,将模糊PI(Fuzzy-PI)控制策略引入SMES-FCL逆变器的电压电流双闭环控制系统,并实现与斩波器的协调控制,克服了传统PI控制参数整定困难且控制鲁棒性差的不足。在MATLAB/Simulink环境下建立了含SMES-FCL的双馈风电机组并网系统的仿真模型,分别对电网正常运行和外部短路故障多种场景进行了仿真分析。仿真结果表明本文所提方法不仅能改善双馈风电机组并网的输出功率平稳问题,而且还能改善其低电压穿越能力。     

双馈风电机组低电压穿越功能建模与仿真研究

随着风电并网规模的增大,双馈感应发电机必须具备低电压穿越能力。在依托风电并网导则对风电机组低电压穿越能力要求的基础上,在双馈风电机组转子侧加装Crowbar硬件保护电路、背靠背变流器,直流侧加装卸荷电路并配合风力机的桨距角控制以实现双馈风电机组的低电压穿越功能。     

具有低电压穿越能力的集群接入风电场故障特性仿真研究

结合风电机组的结构和并网原理,对直驱风电机组提出了"卸荷电路+无功补偿"的低电压穿越改进控制方法,对双馈风电机组采用了DC-Chopper和SDBR(series dynamic braking resistor)代替Crowbar的低电压穿越改进控制方法。以PSCAD为平台分别构建了具备低电压穿越能力的直驱风电机组和双馈风电机组的并网仿真模型;结合风电并网技术规程,采用电压跌落器仿真验证了直驱、双馈风电机组在电网电压跌落下的低电压穿越能力。参照新疆达坂城实际风电场群接入系统方案,构建了包含具备低电压穿越能力的直驱、双馈风电机组的集群风电场仿真算例,研究了风电场送出线故障、集群风电场送出线电压跌落、系统线路电压跌落时风电场群故障穿越特性。仿真结果表明:集群接入风电场送出线电压跌落会影响相邻风电场及系统的电压和频率,故障结束后整个风电接入系统可以在风电接入技术规程要求的时间内恢复至稳态运行状态。研究成果有助于分析风电大规模集群接入系统的运行特性,提高电力系统对风电的接纳能力。     

基于模糊PI控制器的风电机组动态稳定性分析

并网风电场会对电网的安全稳定运行造成一定影响.当风电机组并网接入点发生短路故障时,双馈风电机组必须通过控制才能获得较好的动态特性并具备低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)能力.为提高并网风电机组的故障穿越能力,设计了模糊PI控制器,建立了双馈风电机组并网仿真模型.仿真结果表明,较传统的PI控制器,模糊PI控制器可以抑制故障时双馈风电机组的有功功率、机端电压以及换流器直流母线电压的振荡,提高并网系统的故障穿越能力.     

并网型异步风电机组的低电压穿越性能分析

为了分析并网型异步风电机组低电压穿越的性能,文中给出了异步风电机组和无功补偿装置(STATCOM)的模型,建立了风电场仿真系统模型,分别仿真了采取改善措施(在汇流母线处加装STATCOM)前后两种并网型异步风电机组低电压穿越的性能并进行了对比分析.得出结论:鼠笼式异步风电机组低电压穿越能力较弱,双馈式异步风电机组低电压穿越性能优越;采取一定改善措施后可以明显提高两种机组的低电压穿越性能,尤其是对鼠笼式异步风电机组改善最为明显.     

一种新型储能双馈风电机组的运行与控制研究

建立一种新型储能双馈风电机组的运行与控制仿真模型,以平抑风电功率波动为主要控制目标,可以辅助改善机组低电压穿越能力并提升弱电气联系条件下机组并网能力。首先以平抑0.01 Hz¹ Hz的风电功率波动为储能双馈风电机组的控制目标,引入两种控制策略:一阶平滑滤波模式和恒定并网功率模式,通过仿真分析了两者的平抑效果,并对储能容量需求进行了比较说明。然后,研究储能双馈风力发电机组的并网运行特性,对储能改善低电压穿越能力的控制及作用效果,以及储能提升弱电气联系条件下并网能力的作用效果,特别是与风电机组群相互之间动态耦合问题,进行了仿真验证。     

双馈风电机组低电压穿越能力的研究

随着风电机组容量的逐年增大,为减少大规模风电接入系统对电网的影响,对风电提出了新要求,即风电机组具有一定的低电压穿越能力。介绍了变速恒频双馈风电机组的基本结构,建立了双馈风电机组动态数学模型。以Matlab/Simulink为仿真平台搭建了系统仿真模型,结合风电场低电压穿越能力要求的规定,针对不同电网电压跌落的情况下,仿真研究了变速恒频风电机组的低电压穿越能力,结果表明：双馈风电机组在电网电压跌落时满足继续并网运行的条件,且为电网电压恢复提供了无功,提供的无功功率大小与电网电压跌落程度有关。     

风电机组LVRT技术分析

随着风电并网容量的大幅提高,并网导则要求风电机组具备低电压穿越(LVRT)能力。分析了失速型风电机组、双馈型风电机组和全功率型风电机组在电网电压跌落时的暂态过程,据此设计了不同的硬件电路及软件控制策略,并针对LVRT技术难度较大的失速型机组和双馈型机组完成了实验验证。试验结果表明风电机组具有良好的电网适应性,能够满足并网导则的要求。     

风电机组低电压穿越能力对110kV电网的影响研究

在介绍双馈感应风电机组及低电压穿越能力的基础上,结合湖南郴州地区实际并网风电场,仿真分析风电机组具备/不具备低电压穿越能力对110 kV电网的影响。结果表明:并网风电机组具备低电压穿越能力非常必要,可以尽量减少故障对系统安全稳定运行的负面影响。     

风/储系统低电压穿越策略仿真研究

新能源在电网中比例的增加滋生了电网不稳定因素,并网的风电系统必须具备一定低电压穿越能力。文章针对中小型的分布式风力发电系统展开研究,结合储能系统技术开发,使其在风电领域并网关键技术中的应用推广成为可能。文章首先对双馈风力发电系统并网运行过程中电网电压突然跌落时出现的问题进行分析。其次在剖析双馈发电及背靠背变换器的数学模型基础上针对电网电压跌落时的情况,直流母线处引进储能系统,设计双向直流变换器,提高系统低电压穿越的能力。最后通过PSCAD/EMTDC仿真软件对单crowba(r撬棒电路)及加储能风电混合系统在带缓冲及不带缓冲的系统平台上进行低电压穿越实验分析,得出带缓冲的储能组合结构更能抵制低电压穿越,也验证了系统设计的合理性。     

基于SDR的双馈异步风电机组低电压穿越方案研究

随着风电并网容量的快速增加,电力系统对并网风电机组低电压穿越能力的要求也越来越高。提出基于串联动态电阻(SDR)的双馈异步风电机组低电压穿越新方法,介绍了其拓扑结构与工作原理,通过电网正常运行和发生低电压故障情况下双馈异步风电机组数学模型论证了方法的可行性。在Matlab/Simulink中建立了风电机组的仿真分析模型以验证其有效性,仿真结果表明,该方法可以实现电压跌落期间双馈异步风机不脱网稳定运行,同时选择SDR电阻时既要保证转子电流在安全范围内,还要考虑限制故障过程中的过电压。     

计及无功补偿的双馈风机低电压穿越技术

为抑制风力发电的间歇性及波动性,需对风电并网系统低电压穿越技术的研究分析。另外,风电并网系统的无功调节性能也是研究的重点及热点。因此,提出一种计及无功补偿的双馈风机低电压穿越控制策略。首先针对传统撬棒的不足,提出了双模式切换的改进撬棒结构,可以减小撬棒投入期间从电网吸收的无功功率,同时更好地抑制转子过电流;其次针对低电压穿越的过程中无功补偿问题,提出了基于STATCOM的动态无功补偿,结合风机自身无功调节能力与改进Crowbar保护电路投切协同控制,促进双馈风电系统LVRT期间风电并网点电压的快速恢复和抑制转子侧过电流,改善双馈风机的低电压穿越性能。通过PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果证明了所提策略的有效性。     

双馈式风力发电系统低电压穿越技术分析

随着风电穿透功率的急剧增加,风力发电对地区电网稳定性的影响不容忽视,双馈式风电系统低电压穿越技术的研究成为热点问题。介绍了欧洲部分国家低电压穿越的标准,详细分析了双馈感应发电机在电网电压跌落时的暂态特性,总结和分析了双馈式风力发电系统低电压穿越功能的实现方案,并对双馈式风力发电系统低电压穿越技术的发展趋势进行了展望,指出在风电场规划设计阶段,必须慎重选择并网点,同时定制具有相应低电压穿越能力的风机。     

双馈风力发电机组及其低电压穿越技术的研究

介绍了双馈电机转速和功率独立调节的基本原理,利用定子磁链定向对其进行矢量控制.建立了双馈发电机的数学模型并对其在风速发生变化时进行仿真.研究了双馈风电机组在电网故障时的运行情况,分析了风力发电机组低电压穿越技术.双馈风电机组只有具有低电压穿越能力,才能保证电网出现短暂故障时还能保持并网运行.     

基于直流母线电阻的双馈风力发电机的低穿仿真分析

随着风电并网规模的扩大,大规模风电接入对地区电网稳定性的影响不容忽视。由于双馈风力发电机组对低电压穿越(LVRT)能力要求更高,风力发电机组尤其是双馈风力发电机组的低电压穿越技术改造已成为风电行业的重要工作。文章介绍了双馈风力发电机组在LVRT改造中应用的直流母线电阻和撬棒(Crowbar)保护技术,并对其进行了仿真建模分析,经仿真比较,证明了直流母线电阻保护的有效性。在电压跌落不是很严重的情况下,仅投入直流母线电阻即可实现低电压穿越。     

双馈风电机组低电压穿越特性的试验研究

低电压穿越能力正逐渐成为大型并网风电机组的必备功能之一,要求风电机组在电网电压跌落发生时保持并网,故障消除后快速恢复正常运行。在分析双馈机组电压跌落特性的基础上,采用了转子主动式Crowbar电路和直流侧卸荷电路相结合的方法来实现双馈风电机组的低电压穿越功能,讨论了具体的低电压穿越控制策略,通过仿真验证了电路结构和控制策略的正确性。在实验室10 kW双馈机组实验平台上,采用电压跌落发生器模拟电网电压跌落故障,进行了电网电压跌落至额定电压20%时不同持续时间的测试,证实了所采用的低电压穿越控制策略的有效性。     

风电并网难点及节能减排效益分析研究

本文分析了双馈型变速异步风力发电机的原理及数学模型,剖析了风电并网对电网调度、电压水平、电能质量的影响,指出风电机组的低电压穿越能力亦是影响风电并网的难点之一,并对比了目前几种低电压穿越技术方案。此外,本文还对风电的经济价值和节能减排效益进行分析,结果表明:随着风电规模的日益壮大,风电对火电置换的环境效益将日益显著。     

基于STATCOM双馈风电系统低电压穿越能力研究

针对双馈异步风力发电系统,提出应用基于滑模变结构控制策略的STATCOM,提高风电机组低电压穿越能力.研究STATCOM的工作原理,以及滑模变结构控制策略的特点,建立了含STATCOM的双馈风电机组模型.仿真结果显示,应用基于滑模变结构控制策略的STATCOM,在电网电压跌落时,有效抑制了直流母线电压过压,转子电流激增,无功功率大幅振荡的现象,改善了并网电能质量,提高了风电机组低电压穿越能力.     

并网型双馈风电机组动态稳定性仿真

介绍了变速恒频双馈风电机组的基本结构，建立了双馈风电机组在d-q坐标系下的动态数学模型。应用Matlab/Simulink搭建了系统仿真模块，并对并网型双馈风电机组的动态稳定性做了仿真试验研究，结果表明：在风电系统中利用变速技术后可以提高风能的利用率，改善电力系统稳定性；变速双馈风电机组具有低电压穿越功能。     

双馈风电机组不对称故障穿越性能优化

低电压穿越是并网风电发展的关键技术,而撬棒保护电路是提高低电压穿越能力的有效方法之一.但是,撬棒电阻取值、切除时间以及直流母线稳定影响着风力机的低电压穿越性能.文中提出了根据双馈异步电机不对称故障负序电流的撬棒切除时刻判定依据和基于超级电容器的直流母线稳压方法,提高了双馈异步电机的故障穿越能力.在DIgSILENT平台上建立双馈异步电机实验模型,仿真结果验证了所提方法的合理性.