电网电压不对称故障时双馈风电机组多目标优化控制

文章首先对电网不对称故障对双馈风电机组造成的影响进行分析,采用转子侧和网侧变换器的比例积分谐振控制器(PIR)来简化传统低压穿越控制结构;通过引入两个可调参数,从而对前馈量进行调节来得到不对称故障期间双馈电机的多目标优化控制策略;在仔细研究模型的基础上,通过对电网电压不对称故障时双馈风电机组的多目标优化控制的PSCAD模型进行仿真试验,仿真结果表明,该方案对于电网电压不对称故障时的LVRT有一定的可行性。     

基于Crowbar与动态电压恢复器提高风力机低电压穿越

针对双馈式风电机组,文章提出了Crowbar与动态电压恢复器组合电路实现DFIG低电压穿越。在电网故障时,通过采用DVR的完全补偿法控制策略来补偿电网故障电压,从而使风电机组定子端电压保持恒定;并且Crowbar在电网故障比较严重时投入与DVR同时作用,Crowbar以限制双馈电机转子侧的过电流。最后在PSCAD/EMTDC中构建仿真模型,仿真结果表明,在电网故障时,投入DVR与Crowbar电路,可将电网电压恢复到额定值,并及时有效地抑制了转子侧的过电流,进而提高了风电机组的低电压穿越能力。     

考虑撬棒和直流卸荷保护的双馈电机电磁暂态过程分析

故障期间,撬棒（crowbar）保护和直流卸荷（chopper）保护的工作状态对双馈风电机组（DFIG）的暂态过程有重要影响。为此,针对三相故障不同严重程度下的双馈风力发电系统,综合考虑撬棒保护和直流卸荷保护的协调控制方式,通过分析转子电流、直流母线电压与机端电压跌落的关系,新建统一的保护动作分析判据;在此基础上,分析撬棒保护和直流卸荷保护在不同电压跌落深度下的状态,并建立统一的双馈电机故障后暂态等值模型。最后基于PSCAD/EMTDC提供的1 MW双馈电机标准模型,验证了所建DFIG暂态等值模型的准确性。     

基于DVR的风电机组低电压穿越仿真研究

文章提出了基于三单相结构动态电压恢复器(DVR)的风力发电低电压穿越(LVRT)方案。当电网电压发生跌落时,通过串联接入DVR来产生补偿电压,从而维持风电机组定子端电压的恒定。该方案是风力发电与电能质量的有效结合,充分利用了DVR在较短的时间内较强的电压补偿能力。仿真结果表明,该方案有效地抑制了转子侧暂态电流的蹿升,并及时将电网电压恢复到额定值,表现出了良好的低电压穿越能力。     

双馈变速风电机组低电压穿越控制

当系统中风电装机容量比例较大时,系统故障导致电压跌落后,风电场切除会严重影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT）能力,保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。分析了双馈风电机组LVRT原理和基于转子撬棒保护（crow-bar protection）的LVRT控制策略,在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了双馈风电机组模型及其LVRT控制模型,以某地区风电系统为例进行仿真计算,分析转子撬棒投入与切除策略及动作时间对实现机组LVRT的影响。     

基于RTDS的双馈式风电机组低电压穿越策略

在研究2 MW双馈式风力发电系统稳态和暂态数学模型、控制策略、低电压穿越Crowbar电路参数优选等理论的基础上,利用RTDS平台建立双馈式风力发电低电压穿越系统完备模型,定量模拟电网电压跌落,发现传统的Crowbar保护方案仍有一定改进空间,提出改变Crowbar电路投切时刻提升系统LVRT能力策略,从多角度验证深度电压故障跌落时双馈电机低电压穿越性能。研究结果表明,在严重的电网电压跌落情况下,所采用的研究方案可在保证双馈风力发电机组变换器装置自身安全的基础上,实现机组的不脱网运行,满足国网的风电低电压穿越运行要求。     

并网双馈风电机组低电压穿越能力研究

详细分析了双馈风电机组LVRT功能的实现原理,并在电力系统仿真分析软件PSASP中建立双馈风电机组的LVRT功能模型,采用地理接线图直观地表示风电场外部系统发生短路故障瞬间对风电机组端电压的影响．并以我国某地区电网为例来分析在风电场接入方式不同的情况下系统短路故障对风电机组的影响。根据仿真结果给出风电机组LVRT能力的最低电压限值要求。最后提出了利用串联制动电阻来提高风电机组的LVRT能力的新方法。分析结果表明,串联制动电阻能够可观地提高风电机组的低电压穿越能力。具有较高LVRT能力的风电机组。可以节省一定的投资费用,在一定程度上降低了风电的上网电价。     

应用SVC提高双馈感应发电机并网的风电场暂态电压稳定性

摘要： 采用SVC改善双馈感应型风电场并网时暂态电压稳定性。通过仿真软件DIgSILENT/Power Factory建立静止无功补偿器（SVC）的控制模型。以实现风电场的低电压穿越（low voltage ride through,LVRT）的前提下应用SVC改善风电场的电压稳定性。仿真结果表明,采用SVC的并网风电场具有良好的动态性能,并且提高了风电机组在系统出现故障时的LVRT能力,确保了风电机组的连续运行和电网的安全稳定。     

一种转子串联可变电阻与卸荷电路配合的低电压穿越方法

针对双馈感应发电机(DFIG)转子串联固定电阻在低电压穿越(LVRT)时,应对故障时的灵活性较低,且低穿效果过于依赖制动电阻的问题,文章提出了转子串联可变电阻与直流侧卸荷电路配合的改进方案。该方案根据转子故障电流的时域表达式对串联阻值进行整定并形成策略表。基于PSCAD/EMTDC仿真不同电压跌落情况下,改进方案的低电压穿越特性。结果表明,文章所提出的方案改善了风电机组的暂态稳定性,有效降低无功损耗,总体上低电压穿越效果较好。     

基于转子串电阻的双馈风电低电压穿越暂态功率优化控制

针对双馈风力发电机转子串电阻低电压穿越控制,提出一种动态功率优化控制策略,根据电网电压跌落深度的前馈控制,实时改变双馈电机有功功率给定值,进而快速有效地控制双馈电机的功率输出,实现转子变流器两侧的功率平衡;利用转子串电阻低电压穿越期间双馈电机的可控性,在确保系统稳定和转子变流器电流不越限的情况下,为电网提供尽可能多的无功支撑,促使电网故障电压快速恢复。基于10 kW的双馈风力发电模拟平台实验结果表明,该算法在无需添加额外硬件设备的同时,可基本实现系统的安全、稳定、零电压穿越运行,且可降低系统的成本,具有一定实用性。     

交流电网故障时DFIG机组定转子暂态特性分析与仿真

针对电网对称及不对称故障,给出了估算定、转子暂态磁链和电流的方法。利用机理建模法建立了DFIG机组的数学模型,分析了电网故障下DFIG机组定、转子磁链的暂态特性,并推导出了定、转子暂态电流表达式。在理论分析的基础上,应用Simulink平台搭建了基于定子电压定向矢量控制策略的1.5 MW DFIG机组转子侧及网侧变换器模型,采用矢量轨迹图直观描述了定、转子磁链和电流的暂态变化过程,并提出一种结合基于双dq正、负序分解矢量控制与Crowbar电路的改进控制策略。通过仿真试验,验证了暂态电流表达式的正确性,并得到了跌落后电压值与定、转子电流最大值之间的关系曲线。此外,所提出的改进控制策略能够提高机组故障穿越能力。     

一种改进的双馈电机解耦控制方法

在双馈电机定子磁链定向控制系统中,针对传统稳态下电压前馈补偿存在转子电流d、q分量小幅振荡问题,设计了一种改进的考虑定子磁链微分在内的电压前馈补偿解耦控制方法。仿真结果表明,该方法解耦控制效果良好,改善了定子无功调节对系统稳定性的影响,抑制了磁链和转速的振荡,增大了无功调节范围,对于提高系统的稳定性意义重大。     

发电机无功功率与机端电压对系统暂态功角稳定性的影响

阐述了系统暂态功角稳定的物理意义,运用扩展等面积法则(EEAC)理论详细分析了发电机的无功功率和机端电压水平对电力系统暂态功角稳定性的影响。指出提高领先群机组的无功出力和机端电压水平有利于电力系统的暂态功角稳定;而提高余下群机组的无功出力和电压水平则不利于电力系统的暂态功角稳定。通过安徽电网实例仿真计算对结论的正确性进行了论证。     

通过SVC和TCSC联合改善异步机风电场暂态电压稳定性研究

用静止无功补偿器(SVC)和可控硅控制串联补偿器(TCSC)进行联合补偿,以提高异步风机风电场的暂态电压稳定性。在Matlab/Simulink中搭建了风电场及相关电网模型,通过仿真计算验证了SVC和TCSC对异步机风电场与电网暂态电压稳定性的作用。研究结果表明:在风速随机波动的情况下,SVC能动态地补偿无功功率,保持系统的暂态稳定性;当接入电网发生三相短路的大扰动故障时,TCSC能够有效地恢复机端电压,提高了风电场的低电压穿越能力。     

运用STATCOM解决风电场LVRT问题的控制措施研究

随着风力机组装机容量的增加,电网出现故障导致电压跌落后,机组如果解列将会导致系统暂态不稳定、低电压穿越(LVRT)的问题逐渐引起人们的广泛关注。文章分析了云南雷应山风电场部分风机脱网事件产生原因,在此基础上提出了建立电网电压跌落时双馈异步机组(DFIG)的数学模型以及静止同步补偿器(STATCOM)应用于风电场的控制模型,并在Matlab/Simulink中对基于DFIG的风电场和STATCOM进行建模。研究结果表明,STATCOM在电网发生单相接地故障时能够帮助风电场快速的重建电压,确保风电机组连续运行。     

双馈风力发电机无速度传感器矢量控制

针对风力发电系统中的双馈电机提出一种转子感应电势定向矢量控制方法。通过调节双馈电机转子侧的瞬时有功电流和无功电流,实现对电机力矩和转子侧励磁电流的调节,进而实现双馈电机无功功率调节。在控制过程中只需检测交流侧电流电压,不需要位置传感器,所以可以应用无速度传感器。最终通过仿真试验证明该方法的正确性和实用性。     

双馈风电机组的高电压穿越控制策略

分析了广义电网电压骤升(含对称、不对称骤升)故障下双馈风电机组电磁暂态过渡过程,评估了影响机组高电压穿越运行的关键因素,并梳理了电压骤升、骤降故障诱发双馈机组脱网机理的异同。提出了一种基于瞬态灭磁控制和无功电流支持的双馈机组高电压穿越控制方案。仿真和实验结果表明,所述方案能够显著加快故障电网条件下双馈感应电机定子磁链中直流、负序分量的衰减,进而快速抑制机组电磁转矩和母线电压的波动;同时能够满足并网规范对机组无功电流输出的要求,实现机组的故障穿越运行。     

一种提升LVRT能力的DFIG控制策略及故障特征分析

为降低传统控制策略下电网发生严重故障期间转子侧撬棒电路投入运行对低电压穿越和继电保护的影响,在分析电网故障撬棒电路投入双馈感应风力发电机(DFIG)暂态故障特征的基础上,提出一种转子侧撬棒电路自适应切除控制策略。电压深度跌落撬棒电路投入后,定子故障电流中的衰减转速频率交流分量为故障初期的主要分量,在衰减转速频率交流分量衰减完毕后切除撬棒电路恢复励磁,能够保证变流器在安全工作的同时,利用DFIG自身的无功调节能力向电网提供更多无功支撑,提升低电压穿越性能,并能够提高电网发生短路故障时基于工频量保护的可靠性。通过RTDS平台仿真分析验证控制策略的有效性。     

级联无刷双馈电机低压穿越分析和改进

针对级联无刷双馈电机组机侧控制器,在任意mt坐标系的数学模型下,推导功率电机有功功率和无功功率方程,由此提出一种基于功率电机定子电压定向的直接功率控制方法。电网电压对称跌落下,分析控制电机定子电流和控制电机定子反电动势的暂态响应,应用比例积分谐振控制器来降低控制电机定子暂态电流脉动,提高系统的稳定性和机组低压穿越能力。仿真结果证明理论分析的正确性和改进方法的有效性。     

基于混合储能DVR的双馈式风电机组故障穿越能力研究

针对2 MW的双馈式风电机组(DFIG)的电网故障问题,提出了蓄电池与超级电容器混合储能的动态电压恢复器(DVR),以提高DFIG的故障穿越能力。在电网电压故障时,可对机组端口电压进行完全补偿,使风电机组的定子电压、转子电流和直流侧电压维持在正常水平。在Matlab/Simulink环境中建立DFIG-DVR系统仿真模型,进行了对称和不对称故障下的低电压穿越和对称故障下的高电压穿越仿真,仿真结果表明混合储能DVR可有效提升风电机组的故障穿越能力。