永磁式直驱机组风电场对电力系统暂态稳定性的影响

研究了采用直驱风机的大规模风电场接入对电力系统暂态稳定性的影响。从理论上分析了直驱风机的变流器对风机特性影响的机理;基于直驱风机风场的数学模型,计算了故障后以故障临界切除时间表征的系统暂态稳定性;通过仿真计算,揭示了直驱风机和同步机对电网稳定性的影响,验证了理论分析结果。得出结论为直驱机组风电场的接入可能增强也可能削弱所接入系统的稳定性,主要取决于输出功率,但影响程度比同步机小。     

直驱风电机组风电场接入后的电力系统暂态稳定计算

本文对由直驱式风电机组构成的风电场接入电力系统后的暂态稳定问题进行了研究。直驱永磁同步风力发电机组(DDPMG)被称为第三代风电机组,具有广泛的发展前景,但针对DDPMG接入系统后的暂态稳定问题的研究非常少。文中搭建了DDPMG的暂态仿真模型,并在PSAT平台上调用多步高阶Taylor级数法程序求解电力系统中接入由直驱式风电机组构成的风电场后的暂态稳定问题。文中重点研究了常态运行情况下由风速的变化引起的系统暂态问题及电网内部出现大扰动后的系统的暂态稳定问题,给出并分析了两种状态下发电机功角、转速、电压幅值等的变化情况,为针对DDPMG接入系统后的暂态稳定问题的进一步研究提供了参考。     

1.5MW直驱永磁风力发电机总体设计

介绍了直驱永磁风力发电(DDPMG)系统的发展趋势和基本特点,重点是东方电机1.5 MW直驱永磁风力发电机设计技术、主要参数和结构特点。     

机械轴系模型对直驱永磁同步风力发电机暂态分析的影响

主要研究机械轴系模型对直驱永磁同步风力发电机暂态分析的影响。利用能量守恒原理从理论上详细分析了直驱风机机械轴系分别采用两质块模型和单质块模型时机组的暂态响应情况,阐明了不同机械轴系模型造成直驱风机暂态分析结果差异的机理。然后通过时域仿真研究了直驱风机采用不同机械轴系模型以及不同控制方法时的暂态响应特性,验证了理论分析的正确性,并给出了适用于直驱风机暂态分析的机械轴系模型选取原则。研究结果表明:相较两质块模型,单质块模型会使直驱风机机械轴系的暂态振荡幅度偏小;没有附加阻尼控制的直驱风机,其机械轴系应该使用两质块模型进行暂态研究;具有附加阻尼控制的直驱风机,则可以采用单质块模型模拟机械轴系的暂态行为。     

不同风电机组对电网暂态稳定性的影响

为了研究由恒速异步风力发电机、双馈异步风力发电机和直驱永磁同步风力发电机组成的风电场对电网的影响,利用DIgSILENT/Powerfactory建立了风电场的动态模型,通过仿真分析比较了上述3种风电场对电网暂态稳定性的影响,以及风电场出口电压恢复情况和风电场的无功变化等,得结论：恒速异步风力发电机的稳定性较差,双馈异步风力发电机和直驱式交流永磁同步风力发电机能够提高电网发生故障后同步发电机的短期电压稳定性,减小系统所需的无功储备,有利于电网的电压稳定。     

直驱风电系统及电机控制的研究

在对直驱永磁风力发电系统进行分析的基础上,建立起永磁同步发电机的数学模型,针对双PWM变频器的特点,对永磁发电机的运行控制进行研究,提出发电机的机侧变换器和网侧变换器分开控制的控制方法。     

永磁直驱风力发电机变流系统的谐波分析

结合中国海油总公司设计建造的国内第一座海上风电站的仿真研究项目,分析了一种考虑到现有开关器件功率水平,符合MW级直驱永磁型风力发电要求的变流电路,即多重化并联结构.将其主要电路即多重化并联升压斩波器及空间脉宽调制(SPWM)逆变器的输入输出特性与单重时进行了比较分析,并通过PSCAD建模及仿真,验证了该多重化电路结构在提高系统容量的同时,有效抑制了谐波的输出,从而提高了电能质量,满足对孤立网络的并网要求.     

永磁直驱风力发电机变流系统的谐波分析

结合中国海油总公司设计建造的国内第一座海上风电站的仿真研究项目,分析了一种考虑到现有开关器件功率水平,符合MW级直驱永磁型风力发电要求的变流电路,即多重化并联结构。将其主要电路即多重化并联升压斩波器及空间脉宽调制（SPWM）逆变器的输入输出特性与单重时进行了比较分析,并通过PSCAD建模及仿真,验证了该多重化电路结构在提高系统容量的同时,有效抑制了谐波的输出,从而提高了电能质量,满足对孤立网络的并网要求。     

并网型直驱式永磁同步风力发电系统暂态特性仿真分析

为了研究并网的大容量直驱式永磁风力发电系统的暂态特性,基于Matlab建立了风速、风轮机、直驱式永磁同步发电机的模型;研究了直驱式风力发电系统全功率双脉宽调制变流器的控制策略及桨距角控制系统。以含风电场的简化电网为例研究了风电场接入电网后,电网电压降落及风电场附近母线发生单相短路、三相短路接地故障时,直驱式永磁风力发电系统的暂态特性;仿真结果表明电网故障时,直驱式永磁风力发电系统可以进行无功功率控制,对电网电压的恢复有积极作用,不向短路点提供短路电流,确保风电系统连续运行,提高了电力系统的安全稳定性。     

永磁直驱风力发电在煤矿蓄水系统中的应用

本文研究一种直驱风力发电在煤矿蓄水系统中的应用,基于背靠背双三电平拓扑结构,分析永磁直驱风力发电系统的运行特性,并给出永磁同步发电机(PMSG)数学模型及其具体的矢量控制策略,分析一种简化的三电平电压空间矢量调制算法。基于MATLAB仿真,验证了系统在风速变化时能够实现追踪最大功率,充分利用风能进行抽水蓄能。     

湖南省1号风电场穿透功率极限研究

随着风能大范围的推广应用,湖南省规划建设1号风电场。通过分析计算1号风电场的穿透功率极限及其影响因素,为规划设计1号风电场提供参考。     

TSMC直驱风力发电系统MPPT优化控制

以基于双级矩阵变换器(TSMC)的永磁同步风力发电系统为研究对象,阐述了最大风能追踪的原理,分析了TSMC直驱式风力发电系统的功率集成控制,提出了一种利用转子转动惯量功率实现最大风能追踪的控制算法。在传统功率控制算法中加入一个比例控制器,加快了系统捕获风能的速度。在Matlab中搭建了TSMC风力发电系统的仿真模型,仿真结果表明:新MPPT算法在风速突变时,加快了系统的动态响应;在风速不变时,保持系统的稳定运行,使系统能快速且准确地捕获风能。     

直驱永磁风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰 稳定性影响分析

虚拟惯量控制方式下,直驱永磁风力发电机组(DDPMSG)能够为电力系统提供较好的频率支撑,但虚拟惯量控制使DDPMSG与系统之间产生了新的耦合关系,给系统的小干扰稳定带来新的影响。建立了包含DDPMSG的风电并网系统状态空间平均模型,并通过线性化得到其小信号模型。基于该小信号模型,利用特征分析法分析了虚拟惯量控制的比例系数和微分系数对风电并网系统的小干扰稳定性的影响,同时对比分析了虚拟惯量控制及最大功率跟踪控制对系统小干扰稳定的影响。结果表明虚拟惯量控制对系统阻尼特性的影响与DDPMSG接入系统的位置及容量有关,且主要影响其所接入区域的局部振荡模式和系统的区域振荡模式。     

直驱永磁风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰稳定性影响分析

虚拟惯量控制方式下,直驱永磁风力发电机组(DDPMSG)能够为电力系统提供较好的频率支撑,但虚拟惯量控制使DDPMSG与系统之间产生了新的耦合关系,给系统的小干扰稳定带来新的影响。建立了包含DDPMSG的风电并网系统状态空间平均模型,并通过线性化得到其小信号模型。基于该小信号模型,利用特征分析法分析了虚拟惯量控制的比例系数和微分系数对风电并网系统的小干扰稳定性的影响,同时对比分析了虚拟惯量控制及最大功率跟踪控制对系统小干扰稳定的影响。结果表明虚拟惯量控制对系统阻尼特性的影响与DDPMSG接入系统的位置及容量有关,且主要影响其所接入区域的局部振荡模式和系统的区域振荡模式。     

基于畸变电流的直驱式永磁风电变流器 故障诊断研究

针对直驱式永磁风电变流器开关管开路故障诊断的问题,提出了一种基于机侧电流畸变规律的故障诊断方法。 该方法 研究了在不同开路故障类型下的机侧三相电流的畸变规律,总结畸变规律并设计诊断变量,实时监测低通滤波后的机侧三相电 流并计算诊断变量,然后根据诊断变量得出诊断信号,最后根据诊断信号完成实时故障诊断,并在单管故障诊断方法的基础上 提出了支持双管故障诊断的方法。 实验结果表明,该方法对单管故障和双管故障均能进行准确且快速的诊断,诊断成本较低, 鲁棒性较好,不容易出现误诊和漏诊。     

永磁直驱同步风电场多机动态等值模型

以提高仿真效率为目的,建立了一种适用于永磁直驱同步电机风电场的多机动态等值模型。该模型在同调等值法的基础上,选择能综合反映风电机组运行状态的变量矩阵作为分群指标,通过模糊聚类算法对指标矩阵进行处理,将具有相近运行点的风电机组划分到同一机群。并用一台风电机组并联一个电流源组成等值机组表征该机群,最后通过多个表征机群的等值机组的组合建立了风电场动态等值模型。在此基础上,利用电力系统电磁暂态ATP/EMTP软件平台进行实例仿真,仿真结果验证了该等值模型的有效性。     

模型参考自适应无速度传感器技术在永磁直驱风力发电系统中应用

针对直驱风力发电系统(DDWPS)中测速码盘容易受到干扰的问题提出了一种模型参考自适应系统(MRAS)无速度传感器永磁同步发电机(PMSG)控制方案.选择PMSG本身作为参考模型,电机的电流模型为可调模型,可调模型中的电流和转速量为待估计参数,根据利用Popov超稳定理论得到的自适应律实时地调节可调模型中的电流值,使其与电机定子的实际电流矢量误差收敛于零,同时使可调模型中的转速逼近实际值.利用估计到的转速进行永磁直驱风力发电机的电流闭环矢量控制,电网侧采用PWM整流器的有源逆变工作方式实现直驱系统背靠背变流器的并网发电.给出了DDWPS背靠背变流器的详细控制框图.通过仿真和实验验证了基于MRAS的转速估计方法及DDWPS背靠背变流器控制方案的正确性和可行性.     

基于测试数据的直驱永磁风电机组简化等值建模和参数辨识

风电机组工作状态可以分为正常、故障和故障恢复过程,故障期间和故障恢复过程中变流器的控制策略会改变.分析直驱永磁风电机组电压跌落测试数据,机组外特性存在逻辑判断、限幅等强非线性环节,难以进行机理建模.对机组进行非机理建模,根据机组输出的外特性构建其简化模型,其中阻抗反映机组短路电流特性,电流源控制回路反映机组功率输出特性.电流源控制回路根据直驱永磁风电机组定功率、定电压的控制特性构建,其考虑了控制目标、时间常数、限幅以及逻辑等环节.简化模型中的参数通过电压跌落实测数据辨识获得.仿真结果表明所提模型能准确反映机组在电压跌落过程中的特性,满足暂态稳定分析的要求.     

并网永磁直驱式风电系统的模态分析

为研究永磁直驱风电系统（PMSG）并网后自身的稳定性问题,进行了并网风电系统的模态分析。建立了适用于系统小扰动稳定分析的PMSG风电系统模型,研究了并网风机无穷大系统的模式特性。采用特征值法分析了轴系模型、轴系刚性参数、运行点、并网距离对并网风电系统模式的影响。并在PSCAD/EMTDC上建立了相应的非线性模型,利用Prony方法对输出功率曲线进行模式识别,验证了模态分析结论。研究从模态分析的角度说明了轴系双质块建模的重要性,以及上述参数对并网PMSG稳定性影响的相关结论,结果有助于了解并网PMSG风电系统稳定性问题的本质。     

风电接入比例对电力系统暂态功角稳定性影响的分析方法

随着风电在电力系统中的占比越来越大,分析系统对风电的接纳能力日益重要。针对风电接入比例对电力系统暂态功角稳定性影响的研究尚不充分,在分析双馈风电机组对系统暂态稳定性影响途径的基础上,提出一种有利于系统暂态稳定性的最佳风电接入比例分析方法。通过风电场的等效导纳模型和节点导纳矩阵的收缩处理,依据扩展等面积定则构建了含有风电接入比例参数的系统等效转子运动方程,分析了风电接入比例对系统转子运动方程中各个参数的影响,推导得到系统功角加速度与风电接入比例的函数关系,使风电接入比例对系统暂态稳定性的影响分析得以量化。在此基础上可以确定有利于系统暂态稳定性的最佳风电接入比例,为系统中风电接入情况的合理配置提供理论指导。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,对风电场不同接入比例以及不同低电压穿越方案下的系统暂态稳定性进行仿真对比分析,验证所提理论分析方法的正确性。