直驱式VSCF风电系统直流侧Crowbar电路的仿真分析

为提高直驱式变速恒频风电系统的故障穿越能力,采用直流侧过压保护（crowbar）电路,使电网电压跌落时风力机能够保持正常运行,故障消除后系统快速恢复至额定输出。基于对几种常用直流侧crowbar方案的分析比较,选择卸荷负载作为crowbar电路,对网侧变换器和卸荷负载的控制原理及其配合进行了详细说明,对采用和不采用crowbar电路时变换器的跌落特性进行了仿真分析和对比。仿真结果显示采用卸荷负载控制简单,容易实现与网侧变换器的配合,可有效增强直驱式风电系统的低电压穿越能力。     

直驱风机低电压穿越控制技术研究及实测验证

随着风电大规模接入电网,新的并网规范要求风力发电机组必须具有低电压穿越能力.针对直驱式风电机组,采用直流母线卸荷电阻限制电压跌落时变流器直流环节产生的过电压,并通过改进电流控制策略抑制变流器过电流,从而实现永磁同步发电机风电机组的低电压穿越运行.在网侧变流器数学模型的基础上进行了卸荷电阻的优化设计,提出了电网电压跌落故障时网侧变流器的改进电流控制策略,最后在1.5 MW级永磁同步发电机风电机组上进行现场低电压穿越能力测试,实测验证了所提出方法的正确性.     

基于动态触发卸荷电阻的风电低电压过渡技术的仿真分析

电网导则要求风电机组在电网电压跌落时要保证在一定范围内不脱网运行。针对背靠背的永磁直驱风电系统,分析了双PWM变流器的网侧控制策略,并设计直流侧卸荷电阻式Crowbar电路的硬件电路和控制策略,在此基础上对电网3种典型的电压跌落故障进行了仿真分析。结果表明,直流侧卸荷电阻式Crowbar电路的投入能够使风电机组在不同类型的电压跌落故障时保持不脱网运行,并使发电系统的恢复更加迅速,控制简单,成本低,能够保障变流器稳定安全的运行,有效提高永磁直驱风力电系统的低电压过渡能力。     

永磁直驱风电机组的低电压穿越控制策略

通过对直驱式永磁同步风力发电机(PMSG)系统的研究,针对电网对无功控制和低电压穿越能力的技术要求,提出了一种改进型控制方法,该方法通过永磁直驱风电机组机侧变流器改变发电机负载转矩实现最大风能利用,配合直流侧卸荷电路的条件下,在深度电网故障时,通过网侧变流器运行于无功优先输出模式的控制策略与网侧增加的新型无功补偿电路结合,通过控制可关断器件的通断,实现快速平滑调节电网的无功,提高风电系统的低电压穿越能力。仿真结果表明所提出方案有效提高了PMSG系统的无功补偿和低电压穿越能力。     

风力发电机组低电压穿越测试与分析

随着风电在电力系统中的穿透率逐年上升,风力发电与电力系统之间的相互影响越来越大,电力系统对并网风力发电机组在电网故障下能不间断运行提出强制性要求。分析了直流卸荷电路的工作原理和拓扑结构,建立了直驱风电系统模型。机侧变流器采用改进的直接电流矢量控制策略,实现了发电机平稳高效运行;对网侧逆变器控制策略做了进一步改进,增强机组的低电压穿越能力。利用移动式低电压穿越检测设备对内蒙古某风场永磁直驱风电机组进行了现场测试,测试结果满足国网的风电低电压穿越运行要求。     

直驱型风电系统网侧变流器LVRT控制策略研究

针对直驱型风机变流器的控制,提出了采用一种基于正负序并网电流解耦控制网侧变流器矢量控制策略,实现了当电网平衡或不平衡时全功率风力发电系统的稳定运行。根据风电系统需具备低电压穿越(LVRT)能力要求,采用所提控制策略并结合直流卸荷保护电路控制电网故障条件下的直流电压,从而实现了直驱型风力发电系统的故障穿越控制。仿真和实验结果表明,所提控制策略应用到直驱型风力发电系统中,可满足电网导则标准中关于全功率风力发电系统的并网电流控制要求。     

永磁直驱风电机组低电压穿越技术的研究

随着风电机组安装容量的不断上升,风电系统在电网故障情况下的运行变得尤为重要,一些电网导则要求风电机组在电网电压跌落时要保证在一定范围内不脱网运行.针对使用背靠背的永磁直驱风电系统,分析了双PWM控制器的网侧控制策略,并设计直流侧卸荷电阻式Crowbar电路的硬件电路和控制策略,与网侧控制配合并进行了仿真分析.结果表明直...     

提高直驱永磁风机低电压穿越能力的控制策略

为提高直驱风电机组低电压穿越能力和改善故障穿越后风电机组的稳定运行能力,提出了一种基于变阻值和变功率因数无功控制的直驱风电机组低电压穿越综合控制策略(the comprehensive control strategy, CCS)。在直流侧采用IGBT与变阻值卸荷电阻串联构成变阻值卸荷电路,且在长时故障时引入磁控型动态无功补偿装置进行无功补偿,根据实际电压值与预设电压阈值的比较结果动态投切卸荷电路。在网侧根据电压跌落程度所处的阶梯范围,动态调整直驱风电机组发出的无功功率。在PSCAD/EMTDC中搭建了直驱风电场的仿真模型,应用某实际运行的1.5 MW直驱风机参数,在卸荷电阻值、无功功率因数分别不同时仿真验证了该控制策略的有效性。结果表明:该控制策略不仅能够提升机组的LVRT能力,而且可以改善故障穿越结束后机组的稳定运行特性。     

直驱风力发电系统低电压穿越技术

为提高直驱式变速恒频风电系统的故障穿越能力,采用直流侧过压保护Crowbar电路,使电网电压跌落时风机能够正常运行,故障消除后系统能快速恢复至额定输出。在电压跌落期间,控制网侧变流器发出无功功率,即运行STATCOM模式,快速向电网提供无功功率,稳定电网电压,帮助电网电压快速恢复。据此提出基于Crowbar卸荷电路和STATCOM运行策略的直驱风力发电系统的低电压穿越(LVRT)方案,并进行了实验验证。     

基于超级电容器的风电系统低电压穿越特性研究

新的风电并网标准要求风电机组具有低电压穿越的能力。分析了直驱式风力发电系统的低电压穿越能力,该系统在电压跌落期间由于能量不匹配而导致直流电压的上升,造成电网故障消失后网侧变流器恢复正常运行缓慢。建立了直流侧增加超级电容器储能单元前后的直驱式风电系统仿真模型,并分析其低电压穿越特性,结果显示超级电容器储能单元可有效增强系统的低电压穿越能力,提高风能的利用效率。     

适用于直驱式风电系统的Crowbar电路分析

新的电网规则要求风力发电系统具有低电压穿越能力, 直驱式风电系统通过增加Crowbar 保护电路, 可以极大地提高其故障穿越能力。基于对适用于直驱式风电系统Crowbar 保护电路的总结, 对常用的Crowbar保护方案进行了分类, 对其工作原理和实现方法进行了详细说明, 并讨论了各自的优缺点。分析表明, 直流侧Crowbar 保护电路是优选方案, 具有较低的成本和较高的可靠性; 串联辅助变换器Crowbar 保护电路补偿性能好, 响应速度快, 具有良好的应用前景。     

适合电压跌落的DFIG与电网连接方式对比分析

电网运行新规则要求风力发电机在电网电压跌落的情况下仍与电网相连接,这需要根据风力发电机同电网的具体连接情况,采取适当的保护措施,安装必要的设备来实现。例如:安装 Crowbar低压旁路系统、采用带 UPS逆变器的电路和带 UPS逆变器的 Crowbar电路等。这些保护措施各有其优缺点,在具体设计时,应根据实际情况合理选择。     

考虑低电压穿越场景的频率稳定约束风电承载能力量化方法

具备良好低电压穿越能力的风电机组在故障后有功可逐渐恢复,此过程给系统带来的有功扰动并非阶跃形式。若在评估电网对此类风电的承载能力时仍考虑阶跃扰动,则评估结果将较为保守。针对此问题,提出了可用于量化风电低电压穿越过程系统最低点、平均变化率等关键频率特征的系统频率强度指标,并分析了该指标与系统中风电容量占比的关系。结合该指标和电网对最低点等频率特征的约束,建立了可量化评估低电压穿越场景下系统风电承载能力的双层优化模型,实现了低电压穿越场景下风电承载能力的精准评估。此外,为进一步提升风电承载能力,借助频率强度指标量化分析了给定风电占比目标下,风电机组需提供的最小调频能力。最后,通过仿真验证了所提出的风电承载能力量化方法及提升措施的有效性。     

基于变结构准Z源的双馈风电机组强励变换器

当电网电压发生深度跌落时,需要风力发电系统不脱网且向电网提供动态无功支撑,采用传统励磁变换器的双馈风电机组往往需要通过外加装置才能实现这一要求.外加装置使系统变得复杂,可靠性和效率降低.针对这一问题,文中分析了双馈风电机组低电压穿越的瓶颈,提出了构建坚强励磁系统的思想,并设计了一种基于变结构准Z源的新型双馈风电机组强励变换器.将传统的电容型母线替换为准Z源网络,当电网正常时该变换器运行于可调电压的单电容型母线状态,当电网电压发生深度跌落时,该变换器可以迅速升高直流链电压,从而保证转子侧变换器在故障期间始终可控.搭建了双馈风电机组低电压穿越仿真与实验系统,仿真与实验结果表明所提强励变换器拓扑具有良好的稳态与动态性能,在电压深度跌落时能够有效控制转子电流,实现双馈风电机组的低电压穿越和无功支撑.     

基于PSCAD的2MW双馈风力发电机组低电压穿越能力研究

随着以变速恒频双馈异步发电机为主体的大型风力发电机组在电网中所占比例的迅速提高,电力系统对并网风机在外部电网故障,特别是电网电压跌落下的不间断运行能力提出了更高的要求。首先介绍了德国EON风力发电系统低电压穿越标准,在定子磁链定向的基础上推导了双馈风力发电系统的有功无功解耦控制策略,最后在PSCAD中建立了具有Crowbar保护电路的2 MW双馈风力发电系统模型。仿真结果表明双馈风力发电系统具有很好的电压风穿越能力,正常运行状态下能够实现单位功率因素运行。     

基于低电压穿越评估的永磁直驱机组风电场无功优化

为了提高永磁直驱机组风电场低电压穿越能力,提出了一种风电场优化无功出力控制方法.首先分析了风电机组无功和并网能力评价指标,提出风电机组低压穿越能力评价方法;然后综合考虑风电机组的运行状况以及无功输出能力,对风电场中的每台机组的低电压穿越能力进行评估,根据评估的结果分配每台机组的无功出力.仿真结果表明了该无功优化方法的可...     

改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性研究

提出了改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性的措施以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)功能。目前，大部分基于双馈感应发电机的变速风电机组不具有故障情况下的暂态电压支持能力，当电网侧发生严重短路故障时，风电场的暂态电压稳定能力会影响到电网安全稳定。该文在DIgSILENT/PowerFactory中建立了具有暂态电压支持能力的变速风电机组转子侧变频器控制模型及用于故障后稳定控制的桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对风电机组和电网暂态电压稳定性的贡献。仿真结果表明，当电网侧发生三相短路故障时，风电机组转子侧变频器暂态电压控制能够控制风电机组发出无功功率支持电网电压；桨距角控制能有效降低变速风电机组机械转矩，避免出现风电机组超速及电压失稳。得出结论：采用变频器暂态电压控制及桨距角控制能够改善基于双馈感应发电机的并网风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组低电压穿越(LVRT)功能的实现及电网安全稳定。     

机组协同-分布卸荷的风电场-柔直并网系统故障穿越方法

为降低风电场-柔性直流并网系统在交流主网发生低电压故障时的穿越成本,提出一种直流耗能装置与风电机组卸荷电路协同作用的电网故障穿越策略,在电网故障时送端换流器配合风电场快速降低直流功率输出.由于直流耗能装置仅在故障发生的前期、风电场输出功率下降前起到限制直流电压升高的作用,该策略能够显著降低直流耗能装置的体积.在此基础上,该策略将直流耗能装置中的耗能电阻分散置入到受端模块化多电平换流器中,进一步降低了卸荷成本.最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中,构建了风电场-柔性直流并网系统的仿真算例,对所提出的故障穿越方法的正确性和有效性进行了验证.