双馈风电机组的功率控制技术研究

我国风力发电发展迅速,风电场的装机容量不断增大。由于风力发电机组输出功率具有波动性、间歇性等特点,大规模风电接入对电力系统的安全运行造成严重影响,制约了我国风电事业的持续发展。因此,对风力发电机组的有功功率和无功功率控制技术进行研究,使风力发电机组能够参与系统功率的调整具有重要意义。本文首先建立了变速恒频双馈风力发电机组的数学模型,并对双馈风力发电机组的有功和无功调控能力进行了分析。然后,本文提出了实现双馈风力发电机组的有功和无功控制的方法。最后,本文利用PSCAD/EMTDC仿真平台建立了双馈风力发电机组的仿真模型,并通过仿真验证了本文所提风电机组功率控制方法的可行性。     

风电场功率控制策略的研究*

风速的不稳定性和间歇性使得风电机组的输出功率具有随机性和波动性。随着风电场容量的急剧增加,导致电力系统的稳定性和电能质量受到严重影响。文中搭建了双馈风力发电机组的数学模型和控制模型,采用了磁链定向矢量控制技术和电压定向矢量控制技术,针对风电机组的功率调控能力进行了深入研究与分析,提出了双馈风力发电机组的有功和无功控制策略。仿真结果表明该控制策略是合理的、可行的。     

基于功率跟踪优化的双馈风力发电机组虚拟惯性控制技术

基于电力电子换流器并网的变速恒频风力发电机组对电力系统的惯性几乎没有贡献,这将成为风电场大规模接入电网之后面临的新问题。在分析双馈风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究双馈机组的虚拟转动惯量与转速调节及电网频率变化的关系,提出双馈风电机组的虚拟惯性控制策略。该控制策略通过检测电网频率变化来调节最大功率跟踪曲线,从而释放双馈机组"隐藏"的动能,对电网提供动态频率支持。通过对含20%风电装机容量的3机系统的仿真分析,验证该控制策略在系统出现功率不平衡后,能够利用双馈风电机组的虚拟惯量使风电场具备对系统频率快速响应的能力,从而提高了基于双馈风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统频率稳定性。     

电网故障下并网异步风电机组的暂态特性分析

研究了由笼型和双馈型异步风电机组组成的风电场并网后风电机组的暂态行为,并对比分析了在同一接入点接入不同比例容量的笼型异步发电机和双馈异步发电机时,外部三相短路故障对风力发电机组电压和转速的影响。提出了在双馈型风电机组中采用一种PI控制器,以提高风电场的稳定运行能力的方案。仿真结果表明,故障清除后,能有效地提高风电机组的稳定运行能力。该试验结果可为风电场的建设提供参考。     

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.     

双馈风力发电机组及其低电压穿越技术的研究

双馈风力发电机组是风力发电机型中的主流机型,从双馈电机的基本工作原理出发,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.利用其定子磁链定向对其进行矢量控制,分析了双馈电机转矩和功率独立调节的基本原理.研究了双馈风电机组在电网故障时其运行情况,通过硬件方法使双馈风电机组具有更强的低电压穿越能力.就是在电网出...     

双馈异步风力发电机组功率调控能力研究

以变速恒频双馈异步风力发电机组为研究对象,在PSCAD/EMTDC仿真环境下实现了双馈异步风力发电机的电磁暂态仿真,在此模型的基础上,对双馈异步风力发电机组有功功率和无功功率调控能力进行了研究.通过追踪不同风速情况下的最大风能,保证最佳有功功率输出;跟踪不同风速情况下的无功功率极限变化,构建了面向风电场邻近电网动态无功最优补偿控制策略,从而充分发挥了双馈异步风电机组的灵活调控能力.     

基于惯量响应的双馈风电机组动态协调机理研究

大规模风力发电联网挤占了具有转动惯量的同步发电机组容量空间,削弱了电力系统惯量水平与调频能力,迫切需要风力发电参与系统频率调节。基于双馈风电机组频率响应模型,解析得到惯量表达式,并分析锁相环控制参数对双馈风电机组惯量特性影响,提出当系统发生不平衡功率扰动时,可通过优化锁相环控制参数实现双馈风电机组惯量响应。以2台双馈风电机组并联系统为例,分析惯量响应期间不平衡功率在各双馈风电机组间的分配规律,并拓展到多机并联系统。建立双馈风电机组、同步机组联网系统频率响应模型,分析系统发生功率扰动各阶段频率响应特性。最后,通过时域仿真验证了理论分析的有效性。     

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。     

VSCF双馈风电机组并网控制的研究

新疆地区地广人稀,风力资源丰富。近几年风力发电技术越来越成熟,在新疆建立大型风力发电厂是一个利国惠民的好项目。单独的风力发电机组的稳定性、可靠性、安全性都比较低。鉴于VSCF双馈风力发电机组具有柔性连接等特点,可考虑在新疆采用VSCF双馈风电机组并网运行。基于双馈感应发电机在国内外的发展状况,研究了VSCF双馈风力发电机组的原理、数学模型等内容,分析了风电机组并网的分段分层控制方法,同时,利用Matlab仿真平台进行了相应的仿真,验证了该分段分层方法的可行性和有效性。     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略的改进

风力发电参与电力系统频率的控制是大规模风电并网需具备的功能.以变速恒频双馈风电机组参与电力系统频率控制为研究对象,对现在研究中提出的在变速恒频双馈电机控制系统中增加频率控制环节进行分析,采用现在研究较为成熟的控制方法和一种改进控制方法进行分析比较,推出了将两者控制方法特点相结合的控制策略,来最大限度地利用变速双馈风电机...     

风力发电机两种主要机型的对比

双馈异步发电机和直驱型永磁同步发电机是变速恒频发电机组的主要机型。本文从发电成本、低电压穿越能力、可靠性等方面对双馈异步发电机和直驱式永磁同步发电机在风力发电中的应用做了比较,指出直驱式永磁同步发电机在大部分方面都具有较为明显的优势,但是也存在体积偏大的缺点。     

基于DFIG机组转子动能的风电场有功功率优化分配方法

由于风速的波动性,风电场需要找出一种控制方法以稳定其有功功率输出。在分析了现行的控制策略对风电场有功波动的抑制能力的基础上,根据双馈风电机组的运行特性,提出主动控制风机转子转速和桨距角的方式进行有功功率分配,进而达到平稳风电场有功出力的目的。控制策略以优化整个风电场的转子中储存的总动能的方法提高风电场有功功率的输出稳定性,并利用粒子群算法求解该优化问题。通过仿真,验证了该有功功率分配策略可以平抑风电场有功功率波动,提高风电场的有功输出稳定性。     

考虑风机排序的风电集群分层有功控制策略

随着我国风电的迅速发展,风电场有功调控趋于集群化。为合理调控风电集群有功功率、提高风电消纳量、减少风电机组调控次数,文中提出考虑风机排序控制的风电集群分层有功控制策略。根据风电场所在区域不同并结合超短期风电功率预测,将风电集群分为场群层、风电场层、机组层3个控制层。场群层和风电场层通过不同时间尺度的滚动优化提高风电消纳量;机组层通过选取影响风机调控能力的评价指标,结合熵值法与隶属度函数,计算并排序各机组调控能力评分,通过机组的排序控制减少风机调控次数。基于GAMS及Matlab平台对山西电网实际风电场数据进行分析,结果表明所提控制策略在提高风电消纳量的同时减少了风机调控次数。     

风电自动发电控制策略可行性分析

为应对大规模风电并网运行带来的诸多不利因素,在传统水、火电机组有功控制技术的基础上,综合风电运行特点,研究分析了计划曲线跟踪、限时段控制等多种风电有功控制策略,并且成功实现了宁夏首次风电联网有功闭环控制。研究结果表明：风电有功控制策略有较强的可行性,能够为电网接纳大规模风电运行提供关键技术支撑。     

变速恒频风电机组运行控制

在PSCAD/EMTDC下建立了双馈型感应变速风电机组动态模型,基于该模型提出一种风电机组功率控制策略,并分析了机组约束条件对控制策略的影响。该策略实现了无风速测量下的最大风能追踪,并可以对风机捕获的功率进行控制,使风电机组在风力限制范围内承担系统功率调节任务。对一台2 MW双馈型感应变速风电机组进行了仿真,仿真结果表明控制方案在风速波动条件下能够准确、有效地对风电机组最大风能追踪,并能对有功、无功功率按计划进行独立调节。     

双馈风力发电机组低电压穿越试验与分析

在分析双馈风力发电机组主控系统、变流器、变桨机构协同控制的基础上,提出了通过调整叶片的桨距角,减少风能的捕获,防止机组超速的变桨机构控制策略及电网电压恢复后快速、稳定恢复有功功率输出的功率给定策略。110 kW小功率试验台模拟试验及2MW双馈风电机组低电压穿越测试说明,控制策略能够满足不同风况下,双馈风电机组低电压穿越过程中转速及功率恢复的控制。     

一种风电机组在低风速区间的功率控制方法

由于在低风速区间风速变化较快、风能密度较低,因此对风电机组的功率转换效率造成了较大影响。针对风电机组在低风速区域的运行特点,从功率控制角度出发,以提高风电机组功率输出效率为目的,采用最大功率点跟踪控制策略(MPPT)实现对风能最大限度的捕获,提出了大范围快速对焦最优转速的控制策略。与传统爬山法相比,该方法具有寻优速度快、精确度高、简单易行的优点。在Power Simulation(PSIM)环境中仿真分析,研究结果表明:该控制策略对提高机组稳定性和功率转换效率具有一定的价值。     

基于变下垂系数的风电全直流输电系统一次调频协调控制策略

风电场经直流汇集-直流送出的风电全直流输电系统中,直流系统的存在会解耦风电场和受端电网的频率耦合,在传统控制策略下对受端电网频率支撑能力弱。为此,提出一种针对风电全直流输电系统的一次调频变下垂协调控制策略。首先,提出基于Logistic函数的电压-频率变下垂频率传递策略,以直流系统电压为媒介,建立起电网频率与风电场功率的耦合关系。基于该频率传递策略,构建了由受端换流站的变下垂虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制、直流升压站的改进双闭环控制及风力发电机的变下垂减载控制组成的风电全直流输电系统一次调频协调控制策略,实现系统无通信传递频率并参与电网一次调频。最后,利用Matlab/Simulink软件搭建风电全直流输电系统仿真模型,在不同工况下进行仿真验证。仿真结果表明,所提控制策略能使风电场在不依赖远端通信的情况下实现对电网的一次调频,同时,有效减小了调频过程中直流电压的波动幅度。     

大规模并网风电场集群协调控制策略研究

为实现风电能源接近"常规电源调控"特性的目标,文中探索一种新的风电电源控制方法。基于风电电源现有的控制技术,加入储能新理念,针对风电集群协调控制在有功功率控制、无功电压控制、电网安全稳定控制所应具备的基本功能,提出了大规模并网风电场集群在多时间尺度、空间尺度、功能解耦等方面分层分区的集群协调控制策略;以新疆某地区风电场为例验证了此风电场集群协调控制策略的效果,结果表明风电场集群协调控制效果明显优于以风电场独立控制的传统控制策略效果,为实现风电电源"似常规电源控制",实现智能电网的愿景提供参考。