双馈风电机组PWM变换器的控制策略及其参数优化

为提高双馈风电机组PWM变换器的控制效果、提高机组电能质量,基于双馈风电机组PWM变换器数学模型并结合矢量控制理论,提出利用非线性单纯形算法优化双馈风电机组PWM变换器PI控制器参数,并在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中对优化前后系统的动态性能进行了比较。结果表明,利用该优化方法能够改善控制系统的各项动态性能,提高了控制精度,且具有良好的鲁棒性。     

双馈风电机的虚拟惯性控制优化策略

电力系统在面对不同扰动时,双馈风力电机采用传统虚拟惯性控制不能充分利用转子动能参与调频,提出一种改进的虚拟惯性控制策略。对现有的风机传统虚拟惯性控制方法中的控制增益进行改进,即将控制增益与频率偏差建立耦合关系,使双馈风力电机根据系统频率偏差实时调整调频增发功率,减缓频率跌落速度,提高频率最低点。基于EMTP-RV仿真平台搭建含高比例风电渗透率的电力系统模型,验证改进方法的有效性。仿真结果表明,提出的改进虚拟惯性控制方法在不同扰动下均可大幅改善频率稳定性,且随扰动增大,改善效果越明显。     

双馈风机变流器Crowbar设计

为了满足国家电网"低电压穿越功能"的强制性要求,风电机组的核心部件变流器必须要设计保护装置Crowbar电路。文章主要结合电压跌落时双馈式风电系统工作过程和工作方式,以1.5MW双馈变流器为例,选择了主要的开关器件IGBT,设计了其主电路和驱动电路,并对设计结果进行了试验验证。     

计及Crowbar保护的双馈风电场等值建模研究

研究双馈风力机(DFIG)短路后转子电流增长与机组端电压跌落幅值之间的关系,提出一种能够表征Crowbar保护动作情况的电压跌落判据;在此基础上,考虑到单机无穷大并网结构和风电场拓扑结构的不同,对所提动作判据进行修正并依此判定Crowbar动作情况;继而,以Crowbar保护动作情况为机群分类原则,建立风电场等值模型;使用DIg SILENT Power Factory搭建实际风电场并进行计算分析,与传统等值模型和详细模型对比,验证所提方法的有效性。     

双馈风电机组HVRT暂态电流计算及其控制策略研究

文章从双馈风力发电机组(DFIG)暂态过程出发,考虑高电压穿越(HVRT)过程中切换延时和无功控制因素的影响,推导了DFIG对称电压骤升下优化后转子全电流的表达式,弥补了现有暂态过程计算中准确度不足等缺陷。利用优化后转子全电流表达式,设计了一种有效抑制转子过流的限流控制策略,显著提高了风电并网稳定性。仿真验证了转子电流表达式的正确性和改进控制策略的有效性。     

双馈式变速变距风电机组LPV控制器设计

提出了一种将闭环极点配置到满足动态响应区域内的增益调度LPV(linear parameter varying)鲁棒H_∞控制器设计新方法,以解决机组的动态稳定性问题.利用LPV的凸分解方法,将风电机组线性化模型化为具有凸多面体结构的LPV模型,然后利用LMI(linear matrix inequalities)方法对凸多面体各顶点分别设计满足H_∞性能和闭环极点配置的反馈增益,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的IPV控制器.与PID控制的仿真结果相比较,验证了该控制器具有良好的控制性能.     

一种双馈风电机组一次调频协调控制策略研究

针对风电机组不主动参与系统一次调频的问题,分析风电机组转子动能控制与桨距角调频的控制原理与技术特点,利用2种调频方式在响应与支撑时间上的互补关系,提出一种转子动能与桨距角协调控制的组合调频方法,优化限功率状态下风电机组一次调频性能。设计风电机组一次调频曲线,并进行一次调频控制系统设计。搭建某2.0 MW双馈风电机组Bladed+Matlab联合仿真模型,进行一次调频全过程动态仿真,验证控制策略的正确性与有效性。在2.0 MW大容量机组上进行现场试验研究,试验结果支持理论分析和仿真结果。     

基于Crowbar保护的双馈感应发电机组的低电压穿越研究

分析了双馈感应发电机组在电网电压跌落时Crowbar阻值变化对电网的影响。根据双馈感应发电机(Doubly-FedInduction Generator,DFIG)的数学模型,推导出在发电机机端发生对称故障时,定子、转子电流的表达式,通过故障期间的最大转子电流,给出Crowbar阻值估算值。在EPSCAD/EMTDC软件中仿真分析不同的Crowbar阻值对系统的影响,验证公式推导的正确性,并通过仿真试验确定合理的Crowbar切除出时间。     

改进的双馈风电机短路电流计算及保护方案研究

从双馈风电机暂态内电势变化机理的角度出发,计及转子电流动态的影响,精确计算发生三相短路时双馈风电机的定转子磁链,提出改进的双馈风电机短路电流有效值计算方法。基于电子系统实时数字仿真器(RTDS)的含双馈风电机实际控制器的物理实验平台,验证了所提出的短路电流计算方法较忽略转子动态过程的计算方法有更高的精确度。在此基础上,分析双馈风电机短路电流和低电压穿越要求对保护的影响,并提出一种改进的风电场送出线保护方案。     

变阻值Crowbar电路及其在提高双馈式风电机组低电压穿越能力中的应用

双馈风力发电机的低电压穿越能力较差,Crowbar技术是提高双馈风力发电机低电压穿越能力的有效手段。分析了DFIG机端短路时Crowbar阻值对转子电流和暂态过程的影响,指出传统Crowbar电路采用固定的阻值,无法兼顾低电压穿越过程中各阶段对该阻值的不同要求。为此提出了一种变阻值Crowbar的电路,采用这种电路只要控制脉宽就可以改变Crowbar电路的等效电阻,在电网发生地电压故障后,可以根据保护过程不同阶段的特点及时调整Crowbar电路电阻,提高双馈风力发电机的低电压穿越能力。为了验证调整效果对新设计的Crowbar电路的调整效果进行了仿真。仿真结果表明,变阻值Crowbar能够通过控制脉宽实现对Crowbar等效电阻的有效控制。     

双馈电机的Crowbar参数整定及保护特性研究

为了防止变速恒频双馈风力发电机短路电流对转子侧变换器造成损坏,常采用Crowbar保护电路。建立风力发电机短路电磁过渡过程的数学模型,通过对数学模型进行拉普拉斯变换及其反变换,求取短路电流的表达式,并求出最不利的情况下电流的最大值,在该值下对Crowbar电路的参数进行整定及保护。为了验证所整定的Crowbar电阻的精确性,分别以3 MW,2.75 MW,660 kW发电机为例进行分析,仿真结果表明,在该数学模型下,所整定的电阻提高了对Crowbar电路的旁路电阻整定的准确性,不仅能对转子侧变换器进行保护,同时也能对发电机和机械结构起到保护作用。     

Crowbar优化控制策略下的双馈风机无功调节能力研究

在分析双馈风机(DFIG)无功调节原理的基础上,根据最新的低电压穿越要求,建立优化的Crowbar控制策略,进而提出在电网严重故障期间内,Crowbar投入时由网侧变流器充当STATCOM为电网提供无功,Crowbar退出时无功输出继续由转子侧变流器励磁调节控制,推导出DFIG网侧及定子输出无功功率极限的表达式,结合优化的Crowbar控制策略研究DFIG的无功调节能力,最后利用RTDS平台进行仿真验证。结果表明,DFIG的无功调节能力与理论分析一致,在电网故障期间,应用此控制策略的DFIG可连续提供最大无功支持,且能帮助恢复电网电压。     

恒速和双馈感应风电机的稳定性研究

随着并网风电容量的增大,风电在电力系统中比重的增加,为研究风力发电系统的稳定性,采用电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory对恒速和双馈感应两种异步风电机进行建模仿真,分析其在短路故障时不同风电机组及电气参数对系统恢复稳定的影响。结果表明:双馈感应风电机的故障动态响应比较敏感,具有明显优势。     

恒速和双馈感应风电机的稳定性研究

随着并网风电容量的增大,风电在电力系统中比重的增加,为研究风力发电系统的稳定性,采用电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory对恒速和双馈感应两种异步风电机进行建模仿真,分析其在短路故障时不同风电机组及电气参数对系统恢复稳定的影响。结果表明:双馈感应风电机的故障动态响应比较敏感,具有明显优势。     

双馈风电机全风况条件下小干扰稳定性分析

以双馈风力发电单机无穷大系统为研究对象,建立了风力机、双馈感应发电机、变频器控制系统及桨距角控制系统的数学模型和全阶微分代数方程式,用分析系统特征值和相关因子的方法研究闭环控制系统的小干扰稳定特性。研究得到全风况运行条件下系统的特征根轨迹及相应的振荡模式和阻尼特性,给出了各振荡模式和衰减模式与相应状态变量参与度的关系,为电力系统稳定器的设计提供了一定的理论参考。     

内置Crowbar电路的双馈风电机组短路特性研究

风电装机容量在电网中所占的比例不断增高,当电网运行出现故障时,不能忽略风电机组短路电流对继电保护装置所造成的影响。当电网电压大幅度跌落时,撬杠保护(Crowbar)动作使风力发电机组的拓扑结构发生变化,影响风电送出线路继电保护装置的整定计算。文章在推导撬杠保护动作时风电机组等值模型的基础上,分析得到双馈感应风力发电机组的短路特性以及用于短路电流计算的模型,最后在PSCAD平台下验证了模型进行线路保护装置整定时的有效性。     

适合于变速恒频双馈感应发电机的Crowbar对比分析

电网运行新规则要求变速恒频双馈感应发电机在电网电压跌落的情况下仍与电网相连接，为做到这一点需要安装低压旁路系统。综合分析了低压带来的负面影响以及低压旁路的具体实现方法；对比了多种Crowbar电路各自的优缺点；最后介绍了变速恒频双馈发电机相关保护控制策略和新型旁路系统。     

变速恒频双馈风力发电系统RBF网络整定PID控制器设计

针对双馈风力发电系统基于近似线性化模型的PID控制系统动态性能较差、抗干扰能力较弱的缺点,该文给出基于非线性逆系统伪线性化模型的具有RBF网络整定的PID控制策略.首先使用非线性控制系统的逆系统理论对双馈风力发电系统的完整数学模型进行解耦,然后利用RBF神经网络在线调整PID控制器参数,处理系统参数不确定性和外部干扰对控制性能的影响.理论分析和仿真研究结果表明:该控制器能保证系统在风速变化情况下最大程度地获取风能,且达到电网恒频恒压的要求,实现安全稳定地并网运行.     

双馈风机磁链暂态特性分析及Crowbar电路的改进

基于双馈感应风力发电机两相静止坐标系下的数学模型,推导了电压跌落和恢复过程定转子磁链的表达式,并利用空间矢量图分析了磁链的变化规律。当故障持续时间较短,且电压恢复时刻为半工频周期的奇数倍时,电压恢复时的过电流较电压跌落时更为严重。针对这一问题,对Crowbar电路的结构及控制策略进行了改进。通过PSCAD/EMTDC仿真软件验证了理论分析和改进方案的合理性。     

基于Crowbar的双馈风力发电机LVRT 仿真分析与实验研究

要保证双馈电机具有低电压穿越能力,关键是要限制转子过电流和直流母线过电压。提出了采用转子侧Crowbar保护电路和直流侧卸荷保护电路协调配合的保护方案。用转子侧保护电路来抑制转子过电流,直流侧卸荷保护电路来维持直流母线电压恒定。在此基础上用MATLAB/Simulink软件搭建了仿真模型,并从理论仿真和现场实验测试2个方面对该方法进行验证,仿真与实验结果表明,该方案可以提高DFIG低电压穿越能力。