直驱风电机组与SVG交互作用引发次/超同步振荡的机理与特性研究

为深入研究直驱风电机组与无功补偿装置交互作用引发的次/超同步振荡问题,首先,利用谐波线性化方法建立直驱风电机组与SVG交互作用的正序阻抗模型,并在此模型的基础上,给出了基于阻抗的稳定性判据;然后,通过波特图分析了SVG控制参数对直驱风电机组阻抗特性的影响,揭示锁相环和电流环控制参数对直驱风电机组与SVG交互作用的次/超同步振荡特性的作用规律;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了直驱风电机组并网系统进行时域仿真,并与频域分析加以比较,验证了阻抗特性分析的合理性。     

基于正序阻抗的直驱风电机组次/超同步振荡影响因素分析

为深入研究直驱风电机组与交流电网的交互作用引发的次/超同步振荡问题,首先,利用谐波线性化方法建立直驱风电机组正序阻抗模型,并给出了次/超同步振荡的稳定性判据;其次,通过频率扫描法验证了模型的合理性;利用波特图,揭示电流环和锁相环控制参数对直驱风电机组次/超同步振荡特性的影响规律;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建直驱风电机组并网系统进行时域仿真,并与频域分析比较,验证了阻抗特性分析的合理性。     

基于PSCAD的永磁直驱风电机组简化模型研究

针对风电机组的电磁暂态模型求解耗时长、仿真计算工作量大、数值收敛性差等不足,在研究直驱机电暂态及运行控制方式的基础上,利用PSCAD仿真工具构建了直驱风电机组简化模型,并分别在恒定风速、阶跃风速和电网故障三种工况下进行了仿真验证。结果表明,基于PSCAD的直驱风电机组简化模型可行、有效,在保证一定的计算精度下,可大幅提高计算速度,且当风机台数增加时,速度提高更加明显。     

基于SVPWM的直驱永磁同步风电系统GS-NSC研究

九开关变换器可实现直驱永磁同步风电机组并网运行及电压补偿功能。文章采用空间矢量脉宽调制方法,提高了九开关变换器直流电压利用率,对网侧九开关变换器(Grid-Side Nine Switch Converter,GS-NSC)的控制策略进行了改进。通过设计多种并网点电压故障工况,对直驱永磁同步风电系统的运行特性进行分析,仿真结果表明,网侧九开关变换器在非正常工况下可维持风电系统输出电压稳定,优先向电网注入无功电流支撑电网电压恢复,实现风电系统的故障穿越运行。     

永磁直驱风电机组低电压穿越技术的仿真分析

随着电力电子技术的发展,永磁直驱风电机组的并网运行的发展前景看好。为了提高永磁直驱风电机组在电网故障下的低电压穿越能力,可以在直流侧增加了卸荷电路。通过对永磁直驱风电机组的建模和仿真,表明直流侧增加了卸荷电路可以有效提高直驱永磁风电机组的低电压穿越能力。     

基于永磁同步发电机的直驱风电双脉宽调制变流器的研制

阐述了永磁直驱风电系统背靠背双脉宽调制(PWM)全功率变流器的电路结构和控制原理,利用Matlab软件建立了该系统的仿真模型,对其稳态和动态性能进行了分析.并构建了永磁直驱风电试验平台和双PWM变流器系统.结果表明:采用双PWM变流器作为永磁直驱风电系统的变流器,可以实现对永磁同步发电机(PMSG)的优良控制,并向电网输送优质的电能.     

大容量永磁同步风电机组系统谐振分析与试验研究

风机变流器是变速恒频风电机组的核心部件,变流器电网侧LC/LCL滤波器在保证良好并网特性同时也带来了谐振问题。针对该问题,文章基于风机变流器网侧滤波器动态特性分析,揭示了风电机组谐振机理,分析了系统阻尼对谐振的影响。在Matlab/Simulink中建立了2.0 MW直驱型永磁同步发电机组系统仿真模型,实现了风电机组谐振的全过程仿真。首次在2.0MW永磁直驱风电机组上进行了机组谐振现场试验,仿真与现场试验证明了理论分析的正确性。在此基础上,提出了风电机组谐振消除与抑制方法,对实际运行风电机组谐振改造和变流器设计具有现实的指导意义。     

并网永磁直驱风电机组故障穿越能力仿真研究

随着电力电子器件成本下降,拥有全功率变换器的永磁直驱风机成为各国关注热点。风电场容量不断增大,要求风电机组具有故障穿越能力。本文以直驱同步风电发电机组为研究对象,利用matlab/simulink搭建了直驱同步风电机组的动态数学模型,对直驱同步风电机组故障穿越能力进行仿真研究,试验结果表明：在风电场接入点发生故障时,直驱同步风电机组具有故障穿越功能。尤其在电网发生电压跌落时,直驱风机能为系统提供一定的无功支撑。有效防止系统电压过多降落。提高了系统故障运行的稳定性。     

大规模风电接入后电网离线分析

依托DIGSILENT仿真软件,搭建双馈异步风机和永磁直驱风机仿真模型。通过建立低电压穿越功能模型,对2020年前华东电网夏季高峰运行方式,进行大规模风电接入后的短路电流计算和故障校核方式的仿真分析,用以验证风电机组的运行特性。结果表明:对于双馈风机,由于对不对称保护的特殊要求,电网不对称故障引起风电机组跳机(无低电压穿越能力)或Crowbar动作(有低电压穿越能力)的范围远大于对称故障,应采用不对称故障校核方式。对于直驱风机,直流母线越限保护动作与否,只与母线电压的降落幅度有关,仍应采用常规的对称故障校核方式。     

直驱与双馈风电机组的故障特性对比分析

基于PSCAD软件建立了直驱永磁同步风电机组(D-PMSG)和双馈感应式风电机组(DFIG)的暂态仿真模型,对比分析了D-PMSG和DFIG风电机组在单相、三相短路故障下的故障特性。仿真结果表明:D-PMSG在电网发生故障时能向电网提供几乎恒定的持续故障电流和一定的无功支持;DFIG在电网发生故障时能提供持续的故障电流,但故障电流呈衰减特性。     

直驱风电系统自适应惯量和一次调频协调控制策略

提出一种直驱风电系统自适应惯量和一次调频协调控制方法：构建了基于运行曲线偏移的频率支撑统一控制框架。该框架首先根据电网对风电场的调频需求以及直驱风机控制结构,确定风电机组的运行曲线簇;进一步通过引入运行曲线偏移机制并结合df/dt前馈环节,实现对电网的频率支撑。该方法可将直驱风电系统的惯量支撑以及一次调频支撑集成在一起,风电场自适应选择合理的风力机功率跟踪曲线,实现电网调频需求,尽可能减少因调频控制导致的风能利用效率的降低,同时还可削弱惯量响应过程中原控制系统外环对df/dt前馈控制环的抵消作用。最后基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了分析结果和所提方法的有效性。     

基于PSCAD/EMTDC的直驱式风力发电接入系统建模与仿真

针对频率可变的多极直驱式同步风力发电机接入系统,该文在考虑风力机大转动惯量的情况下,采用电网电压矢量定向和双闭环控制技术,实现了基于背靠背VSC换流器的有功无功独立控制。研究了不依赖于风速测量的直驱式机组最大功率追踪策略,桨距角控制器设计以及变风速下风电机组对电网的无功支持问题。最后通过PSCAD/EMTDC搭建了该接入系统模型,阶跃和随机风速下的仿真结果验证了该模型的合理性及控制策略的有效性。     

基于改进网侧控制策略的半直驱风电系统FFRT研究

[目的]为改进半直驱风电系统的故障电压穿越（Flexible Fault Ride Through, FFRT）能力,提出采用电网故障时无功优先的改进网侧控制策略。[方法]在分析传统网侧控制策略的基础上,根据最新的故障电压穿越能力测试规程在传统网侧控制加入无功优先控制,在电网暂态故障期间优先向电网注入无功电流支撑电网电压恢复。根据改进网侧控制策略,对电网深度跌落和升高时采用卸荷电路结合改进网侧控制策略实现了风电机组的FFRT仿真运行,结合某项目6 MW半直驱风电机组,采用移动故障电压穿越测试设备进行故障电压现场测试。[结果]测试和仿真结果表明,改进网侧控制策略可提升半直驱风电系统的FFRT运行,无功电流稳定控制。[结论]改进网侧控制策略可在多种对称低电压/高电压故障工况和不对称高电压故障工况下优先向电网注入对应的稳定无功电流,有利于辅助电网电压恢复和提升半直驱风电系统的FFRT能力。     

永磁直驱风力发电机组两种主要功率 控制策略的对比研究

在深入研究永磁直驱风电机组运行特性的基础上,详细对比分析了这两种控制策略的本质区别,并对它们的优缺点进行了对比论证,指出了两种控制策略的适用情况。最后,在基于Matlab/Simulink构建的永磁直驱风电机组并网仿真模型上对这两种控制方法进行了仿真对比验证。     

直驱永磁风电机组虚拟惯量控制简化实验方法

根据虚拟惯量控制的物理本质,提出一种简化的直驱永磁风电机组虚拟惯量控制实验系统的设计实现方法。该方法主要基于电力系统一次调频的数学模型,通过运算器的方式对等值电网的惯性响应特性和调频特性进行模拟,使得模拟风电机组在直接并入大电网的条件下即可进行虚拟惯量控制方法的实验验证。该方法避免了构建等值模拟电网的需要,从而进一步降低实验系统的实现成本。通过仿真和实验,验证简化实验方法的有效性和可行性。     

PSAT应用于风电系统暂态稳定性研究

  目的  为了研究各风电系统的暂态稳定特性及各风电机组的低电压穿越能力,同时讨论无功补偿容量的加入对各风电系统稳定性的影响。  方法  在PSAT平台上建立了风速、换流器和风力发电机的数学模型,并利用三机九节点包含风力机组的电力系统网络模型,在三相短路故障情况下用时域仿真法对这个网络进行了仿真。  结果  获得了直驱风电系统、双馈风电系统、恒速恒频风电系统在不同母线短路故障持续时间下的电压曲线或功角曲线。  结论  得出了不同机组类型,不同扰动类型,以及不同持续时间下,各风电系统稳定性不同的结论。     

不同风电机组的短路特性及对接入网继电保护的影响

在MATLAB/Simulink环境下分别搭建了由双馈异步风电机组、普通异步风电机组和直驱永磁同步风电机组组成的单机无穷大系统,仿真得到了相同容量的3种风电机组在不同故障下的短路电流,分析了其短路特性及对所接入电网电流保护的影响。仿真结果表明,当外部短路故障相同时,普通异步风电机组短路电流对接入网冲击较大但衰减很快,双馈异步风电机组是否提供持续短路电流与其保护动作特性密切相关,直驱永磁同步风电机组可以提供持续的短路电流。针对不同风电机组的短路特性,提出了相应的保护配置方案及原则。     

全功率变流风力发电系统电压跌落响应特性研究

随着风电机组数量的增加,电网故障时风机的动态响应越来越重要。利用madab／simulink,在建立采用永磁同步电机的直接驱动型变速恒频风电系统模型的基础上,分析了电网电压分别跌落30％-10s、50％-0．58s,85％-0．2s时永磁直驱式风电系统的动态响应。并搭建了实验系统,进行了实验验证。结果表明,直驱式风电系统在3种典型跌落情况下,具有良好的低压度过能力。     

基于VSG的永磁直驱风电机组惯量支撑控制策略

风电并网容量比重不断加大,减弱了系统的调频能力与惯量支撑能力,电网失稳日益严重。针对这些问题提出了基于虚拟同步机（VSG）的永磁直驱风电机组的控制方案。模仿同步机的功频控制特点,使系统具有惯量响应能力。风电机组经PWM变流器并网,在机侧变流器利用直流电压外环和电流内环控制,维持直流母线电压稳定,VSG从网侧变流器接入,通过设计有功频率和无功电压控制方案,对系统进行调频、调压。使用Matlab软件搭建模型,调整仿真参数,仿真结果表明,该控制方案使系统可以模拟同步发电机的惯量响应特性,能够有效地解决由于风速或者电网负荷改变引起的频率震荡问题。     

双馈风电机组低电压穿越仿真模型可信度评估

依照实际风场系统,基于Matlab/Simulink搭建了等值局部电网模型、低穿设备模型、箱变模型和风电机组模型。结合矢量控制原理,搭建了基于电网电压定向控制策略的网侧变流器模型和定子磁链定向控制策略的机侧变流器模型,同时研究了电网电压跌落期间Crowbar保护的控制策略。通过对比分析低电压穿越仿真和德国劳氏船级社(GL)风电现场实测结果,对仿真模型可信度进行评估。基于《风电机组电压穿越建模及验证方法》的评估结果验证了搭建的仿真模型可信度满足系统要求,可评估风电机组低电压穿越一致性。