双馈风电场群LVRT能力及其与低电压保护配合的研究

针对目前缺少研究风电场容量不断扩大和数量日益增多下风电场低电压穿越(LVRT)的问题,以双馈风电场群为例,基于DIgSILENT/PowerFactory软件,采用与电压跌落幅度相关的无功控制策略,研究风电场运行方式、拓扑结构对风机LVRT能力的影响及不同风机对相同点故障的LVRT能力,为考虑LVRT的风电场群输电组网的拓扑优化研究奠定了基础。同时,提出与风电场LVRT要求相配合的分段式低电压保护判据,运用独特的DSL编程语言嵌入风机转子侧保护模块中,实现该保护逻辑和动作功能,最后进行仿真验证。结果证明该保护能很好地满足LVRT的要求。     

基于低电压穿越能力评价的双馈风电机组风电场无功出力控制

以低电压穿越下的双馈风电机组风电场无功出力作为研究对象,提出一种双馈风电机组风电场无功出力控制方法。首先选取风电机组无功能力评价指标和安全评价指标,提出风电机组低电压穿越能力评价方法,利用变异系数法对风电场中各台风电机组进行低电压穿越能力评价,评价结果表征不同风电机组的运行状况,进而根据评价结果调整各台风电机组的无功出力分配,控制电网电压。仿真结果表明,该无功出力控制方法能够满足低电压穿越要求,合理分配风电场的无功出力,支撑故障时的电网电压。     

双馈风电场群LVRT研究及与低电压保护配合仿真

针对目前缺少研究风电场容量不断扩大和数量日益增多下风电场低电压穿越（LVRT）的问题,以双馈风电场群为例,基于DIgSILENT/PowerFactory软件,采用与电压跌落幅度相关的无功控制策略,研究风电场运行方式、拓扑结构对风机LVRT能力的影响及不同风机对相同点故障的LVRT能力,为考虑LVRT的风电场群输电组网的拓扑优化研究奠定了基础。同时,提出与风电场LVRT要求相配合的分段式低电压保护判据,运用独特的DSL编程语言嵌入风机转子侧保护模块中,实现该保护逻辑和动作功能,最后进行仿真验证。结果证明该保护能很好地满足LVRT的要求。     

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。     

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。     

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。     

基于MPPT运行模式的光伏发电系统低电压穿越无功控制策略

针对光伏发电系统通常以单位功率因数运行,造成故障时光伏并网逆变器一定视在功率浪费的现状,提出一种低电压穿越无功控制策略。分析光伏并网逆变器的有功、无功功率解耦控制和其无功功率输出极限,建立光伏逆变器无功功率输出与并网点电压跌落的关系,通过比较故障前光伏阵列发出有功功率与光伏逆变器允许输出最大有功功率,确定光伏发电系统在低电压穿越过程以最大功率模式运行或者以非最大功率模式运行。利用RTDS软件搭建仿真算例,验证该低电压穿越无功控制策略的可行性。     

基于SCADA系统的某风电场MW级风电机组快速故障诊断与控制策略优化

针对某风电场MW级风电机组在运行过程中出现的故障,基于SCADA系统的故障记录与运行缓存(Buffer)数据进行分析,明确各台风电机组的故障原因.在出现这些故障的原因中,有2台风电机组是由于低电压穿越变桨控制策略存在缺陷而引起的风轮转速超速,基于风电机组动力学与变桨控制理论,针对该问题提出低电压穿越变桨控制策略优化方案...     

基于储能装置的风火打捆直流输电系统稳定性研究

当电网侧发生故障或负荷突变时,大规模风电并网直流输电系统的可靠性和稳定性受到冲击。针对系统的安全、稳定运行,文章提出在受端配置超导储能装置(SMES)的风火打捆经直流输电并网拓扑结构。基于双馈风力发电机组和VSC-HVDC系统设计了SMES的控制策略。受端电网发生短路故障或负荷突变时,超导储能装置能保证电网受到干扰后快速恢复,在向系统补偿无功功率的同时提供一定有功支撑,克服故障带给系统的不利影响。通过DIg SILENT软件仿真结果表明:该方案能够有效控制电源侧和电网侧母线电压和频率,改善并网风电场暂态稳定能力以及故障穿越能力,能更好地保证并网系统可靠、稳定运行。     

电网电压连锁故障下双馈式风力发电机鲁棒增强控制策略

针对双馈式风力发电机的传统控制策略存在鲁棒性能较差,过渡过程持续时间较长,母线电压过调制等问题,提出一种改进的电压连锁故障穿越控制方案。通过对转子侧变流器采用鲁棒控制策略,网侧变流器采用改进无功电流控制策略,可同时改善双馈式风力发电机的低电压穿越(LVRT)和高电压穿越(HVRT)能力。同时以双馈式风力发电机的定子动态磁链为分析基础,推导其在电压骤降和骤升故障期间的过渡过程特性。仿真表明:所提出的双馈式风力发电机的鲁棒增强控制策略,可有效提高风力机在电网电压连锁故障情况下的穿越性能。     

大型光伏电站变结构低电压穿越控制策略研究

通过分析大型光伏电站在电网故障下的特征,研究了大型光伏电站低电压穿越的变结构控制策略。在电网发生故障时,通过变结构控制策略,限制逆变器交流侧电流幅值,同时切换网侧电压外环控制,通过比例调节器,将电压跌落深度转换为无功电流缺额,向电网发送无功功率,提高电网电压的恢复能力,并将此控制策略应用于多台并网逆变器联合运行。仿真结果表明,所提出的变结构控制策略能够有效限制交流侧电流幅值,使逆变器不脱网运行,提高了故障点电压的恢复能力,实现光伏电站低电压穿越的要求     

基于无功电流注入的光伏逆变器低电压穿越策略

大量的光伏电站接入电网,为了提高电力系统的稳定性,需考虑光伏发电的低电压穿越能力。文章基于无功电流电压支撑方案,提出使用电流单环控制的低电压穿越策略,当电网电压因故障而降低时,逆变器由电压电流双环控制切换到电流单环控制,升压电路由最大功率控制(MPPT)切换到稳压控制。经仿真表明,所提出的电流单环控制策略能在电网发生故障时,有效的完成电压的稳定过渡,实现低电压穿越,具有实用价值。     

基于VSG的低电压穿越控制策略研究

当电网发生故障时,VSG难以支撑微网系统的电压和频率稳定运行。为了使逆变器能稳定运行不脱网,同时具备抑制故障冲击电流的能力,提出具有有功和无功补偿的VSG低电压穿越控制策略。首先,在常规VSG的基础上对VSG发生短路故障时的暂态特性进行分析。其次,针对故障状态下VSG存在的问题,对有功功率进行有功补偿、无功功率进行无功补偿,无功补偿带来的VSG内电势升高,重新整定计算给定电压,并对短路故障参考电流进行越限整定。最后,建立有功和无功补偿VSG低电压穿越控制策略仿真模型进行仿真测试,测试结果表明：改进VSG控制策略相比于常规VSG/有功补偿VSG控制策略,在电压暂降故障期间不仅能实现有功补偿灵活调节VSG输出功角基本与电网功角保持一致,且能实现无功补偿有效支撑VSG输出电压,抑制电压跌落,同时能更好地抑制故障冲击电流,提高系统的暂态稳定性。     

分离式混合储能提升风电场低电压穿越能力研究

为实现风电场低电压穿越(LVRT),文章将全钒液流电池组(VRB)集中式储能配置于风电场出口母线处,超级电容(SC)分散式储能配置于单台风电机组直流母线处。对集中式VRB储能系统DC/AC变换器提出一种稳态下单位功率因数控制,电网暂态故障下有功平抑受限、无功支持优先的改进控制策略。在不同程度电网电压跌落工况下,研究不同位置储能系统对风电场LVRT性能的影响。结果表明,混合储能系统采用所提安装方式和控制策略后可有效实现风电场稳态下输出功率稳定,电网暂态故障下,风电机组直流母线电压稳定,VRB储能系统最大程度向电网提供无功支持,抬升风电场并网点电压。     

双馈风电场VSC-HVDC系统接入弱电网的控制研究

由于大型并网风电场有功功率与无功功率的波动导致风电场并网母线及受端弱电网系统的电压和频率不稳定,提出用电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)的电压与频率控制模型控制风电场并网母线的电压和频率。建立风电场经VSC-HVDC并入大电网的电力系统数学模型,详细设计VSC-HVDC的变流器WFVSC(风电场侧变流器)和GSVSC(电网侧变流器)控制环节,在电压和功率外环及电流内环双环控制的基础上,加入频率控制,以解决电网频率发生改变时,双馈变速风机无法对电网提供频率响应的问题。建立相同条件下高压交流(HVAC)并网的模型进行比较,仿真分析风电场风速波动和风电场出口端三相短路故障两种情况下的并网点(PCC)电压与频率变化,仿真结果验证了该控制模型的正确性和有效性。     

基于PR控制的海上风电场并网VSC-HVDC系统

提出了一种新的适用于海上风电场并网的新型高压直流输电(Voltage Source Converter based HVDC,VSC-HVDC)系统的比例谐振(Proportional Resonant,PR)控制策略。该方法充分利用PR控制器能够在αβ坐标系下对交流输入信号无静差控制的特点,将矢量控制策略下的有功电流和无功电流分量转换到αβ坐标系下进行调节,实现风电场和电网侧换流器维持直流电压稳定以及有功、无功功率的解耦控制。与常用的双闭环PI控制相比,该策略无需多次坐标变换和前馈解耦控制,且易于实现对系统谐波电流的补偿,降低了实现难度,提高了系统的鲁棒性和并网电能质量,为海上风电场并网VSC-HVDC系统提供了一种优化的控制方案。     

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。     

基于转子储能的全功率变速水电机组低电压穿越控制策略研究

全功率变速水力发电机组是水力发电机组变速运行主要方式之一,能更快速度响应电网功率变化需求,对间歇性与随机性强的新能源消纳具有重要意义,其机组的低电压穿越能力是保障机组稳定并网运行的关键。提出了一种基于机组转子储能的低电压穿越控制策略,充分利用水力发电机组转子储能能力强和机组输入功率可以调节的特点,采用转子储能和调速器调节吸收控制电网电压跌落期间的机组不平衡能量,并根据电网电压跌落幅值通过网侧变流器向电网提供无功电流支撑。建立了系统各部件的数学模型,通过仿真比对了提出的控制策略与传统的策略,仿真结果表明提出的控制策略能有效抑制直流母线过电压,并向电网提供无功电流支撑,提高了全功率变速水力发电机组的低电压穿越能力。     

基于前馈电压与Crowbar协调的直驱型风电系统 低电压穿越控制策略研究

摘要： 当电网电压下降或短暂波动时,为了避免风机与电网断开,给电网带来干扰,影响电能质量,要求风电场具备低电压穿越能力。文章对直驱型风电系统低电压穿越技术进行了研究,提出了一种基于电网电压信息前馈与Crowbar电路协调的控制方法。该方法将硬件卸荷的思想和改进的控制策略相结合,两者协调共同维持直流母线电压稳定。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明,该方法在电网电压跌落期间既可提高直流母线电压的稳定性和动态调节能力,又能降低发电机侧输出功率,并且减少了Crowbar电路的作用时间,有效地提高了机组的低电压穿越能力。     

一种改进的双馈感应发电机低电压穿越控制策略

为提高双馈感应发电机的低电压穿越能力,对转子侧换流器考虑了电网故障时定子磁链变化对有功、无功解耦的影响,并将反映电流耦合及定子磁链变化的附加量作为前馈分量加入电流指令值,对传统矢量控制策略进行了改进。对网侧换流器,提出一种考虑直流环节两侧功率不平衡及电网电压突变的改进控制策略。仿真验证了改进方案对转子过电压、过电流及直流母线电压波动均有很好的抑制作用,有效提高了双馈机的低电压穿越能力。