基于混合储能DVR的双馈式风电机组故障穿越能力研究

针对2 MW的双馈式风电机组(DFIG)的电网故障问题,提出了蓄电池与超级电容器混合储能的动态电压恢复器(DVR),以提高DFIG的故障穿越能力。在电网电压故障时,可对机组端口电压进行完全补偿,使风电机组的定子电压、转子电流和直流侧电压维持在正常水平。在Matlab/Simulink环境中建立DFIG-DVR系统仿真模型,进行了对称和不对称故障下的低电压穿越和对称故障下的高电压穿越仿真,仿真结果表明混合储能DVR可有效提升风电机组的故障穿越能力。     

基于Crowbar与动态电压恢复器提高风力机低电压穿越

针对双馈式风电机组,文章提出了Crowbar与动态电压恢复器组合电路实现DFIG低电压穿越。在电网故障时,通过采用DVR的完全补偿法控制策略来补偿电网故障电压,从而使风电机组定子端电压保持恒定;并且Crowbar在电网故障比较严重时投入与DVR同时作用,Crowbar以限制双馈电机转子侧的过电流。最后在PSCAD/EMTDC中构建仿真模型,仿真结果表明,在电网故障时,投入DVR与Crowbar电路,可将电网电压恢复到额定值,并及时有效地抑制了转子侧的过电流,进而提高了风电机组的低电压穿越能力。     

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。     

基于变距系统的风电机组并网运行特性的研究

依据风电机组的变桨距控制原理和风电机组的运行特性,建立了转速环和功率环控制的风电机组变桨距控制系统,结合双馈风电机组各部分数学模型,在PSCAD/EMTDC中搭建了风电机组的并网仿真模型。对不同风速段湍流风况条件下的风电机组并网运行特性进行仿真,实现了不同运行阶段下风电机组运行特性的优化控制,并在此基础上分别仿真了阵风干扰和电网故障扰动下风电机组的动态运行特性。仿真结果分析表明,双环变桨距控制系统可以较好地优化风电机组的功率输出特性,在电网发生故障时桨距角的快速动作也可以有效地抑制故障暂态响应的进一步恶化,有利于电网的迅速恢复。     

电网不同故障下DFIG特性分析及保护措施建议

目前,国内外对DFIG的研究主要侧重于风力发电机组控制策略方面,而对于不同电网故障情况下DFIG的运行特性分析较少。鉴于此,在DIgSILENT／PowerFactory下建立TDFIG模型,利用含风电场的WSCC三机九节点仿真系统,进行了电网不同故障情况下的一系列仿真,重点分析了电网不同故障情况下DFIG的运行特性,研究了风电场与电网之间的交互影响及相应的保护措施,为大规模风电接入电网的运行控制提供依据。     

双馈感应式风力发电系统低电压运行特性研究

双馈感应发电机（DFIG）具有有功、无功功率独立调节能力及励磁变频器所需容量小等优点,在风力发电系统中得到越来越广泛的应用。但正是励磁变频器的过流能力限制使得其对电网故障非常敏感,电网故障下DFIG风电机组的控制能力受到限制。当前国外大多数风电并网标准都要求风力发电机在电网电压跌落的情况下不能从电网中解列,以便在故障后电网恢复过程中提供功率支持,避免发生后续更为严重的电网故障,这即是对风电机组低电压穿越能力的要求。为了保护变流器和对电网提供支撑,需要研制一种能够在电网故障发生时为故障电流进行旁路的设备——Crowbar电路。针对Crowbar的电流旁路装置进行了研究,说明Crowbar电路具有抑制转子浪涌电流和保护直流母线的作用,并在小功率平台上进行了试验,证明了这种设备对于提高DFIG系统的LVRT能力具有重要的作用。     

应用撬棒电路的双馈型风力发电机低电压穿越分析

风电场规模已经变得越来越大,风电机组的解列会严重影响系统的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越能力以应对电网电压跌落。由于DFIG的定子侧直接与电网相联,在电网电压突然跌落时,定转子中会出现很大的电压和电流,需采用Crowbar电路（撬棒电路）来旁路转子侧变流器。文中分析了Crowbar电路的控制原理,然后在理论分析的基础上进行了仿真,仿真结果验证了Crowbar电路能够帮助DFIG在故障期间实现低电压穿越,最后进一步分析了Crowbar电路投切时间的选取。     

超级电容提高直驱永磁风力发电系统故障穿越能力的协调控制策略

为避免电网故障时风电机组脱网运行,针对电网不同故障类型,对直驱永磁同步风力发电系统的故障穿越进行研究,利用超级电容和Buck-Boost电路,以提高风力发电系统控制灵活性。文章研究永磁风电系统的双PWM变换器中的网侧变换器和超级电容储能的双向Buck-Boost变换器的协调控制策略,协调控制策略根据电网状况切换于电网故障和电网正常两种模式,并在Matlab/Simulink环境中进行仿真研究,结果表明采用超级电容可以提高D-PMSG WTGS的故障穿越能力,验证了所论协调控制策略的正确性和有效性。     

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。     

交流电网故障时DFIG机组定转子暂态特性分析与仿真

针对电网对称及不对称故障,给出了估算定、转子暂态磁链和电流的方法。利用机理建模法建立了DFIG机组的数学模型,分析了电网故障下DFIG机组定、转子磁链的暂态特性,并推导出了定、转子暂态电流表达式。在理论分析的基础上,应用Simulink平台搭建了基于定子电压定向矢量控制策略的1.5 MW DFIG机组转子侧及网侧变换器模型,采用矢量轨迹图直观描述了定、转子磁链和电流的暂态变化过程,并提出一种结合基于双dq正、负序分解矢量控制与Crowbar电路的改进控制策略。通过仿真试验,验证了暂态电流表达式的正确性,并得到了跌落后电压值与定、转子电流最大值之间的关系曲线。此外,所提出的改进控制策略能够提高机组故障穿越能力。     

改进的双馈风电机组故障穿越控制策略研究

基于传统矢量控制技术,该文提出一种改进的矢量控制技术来抑制双馈感应电机故障期间的转子过电流,以提高双馈风电机组故障穿越能力。从分析传统矢量控制技术入手,提出一种改进的矢量控制技术,其主要特点是反映定子电压瞬态对转子电流的影响,但并未增加控制的复杂程度。从理论的角度对所提方案能提高双馈风电机组故障穿越能力的机理进行深入分析。最后,对基于PSCAD/EMTDC软件环境下搭建的2 MW双馈风电机组模型进行仿真研究。仿真结果表明所提方案能有效抑制双馈感应电机故障期间的转子过电流,从而提高双馈风电机组的故障穿越能力。     

DFIG-DVR系统在不平衡电网电压下的运行特性

针对双馈风电机组(DFIG)在电网电压不平衡时,二倍频扰动分量会造成定转子过电流、功率脉动、转矩脉动等一系列电气和机械的问题,提出了新型DFIG-DVR系统,即串联DVR始终维持DFIG定子端电压恒定,从根源上隔离电网不平衡故障的影响,从而在整个故障运行过程中,DFIG仍可以实现转子侧变换器功率解耦控制和网侧变换器维持直流电压恒定的目标。采用PSCAD/EMTDC建立DFIG-DVR系统模型,对比分析了电网电压不平衡时DVR的不投切与投切对DFIG的影响。结果表明,在电网电压不平衡条件下,所提控制方案可以实现DFIG的平衡运行。     

滞环矢量控制在双馈风力发电机中的应用

滞环电流控制方法以其动态响应速度快,电路跟踪性能好的优点而获得了广泛的应用和发展。基于双馈发电机数学模型,采用定子磁场定向的矢量控制．转子侧选用改进型滞环电流控制,建立了有功功率、无功功率解耦的控制策略。利用PSCAD软件．建立了仿真控制模型并进行了仿真计算。仿真结果表明,该控制系统能有效地实现双馈发电机有功、无功功率的解耦,验证该控制方案的正确性和有效性。     

基于Crowbar保护的双馈感应发电机组的低电压穿越研究

分析了双馈感应发电机组在电网电压跌落时Crowbar阻值变化对电网的影响。根据双馈感应发电机(Doubly-FedInduction Generator,DFIG)的数学模型,推导出在发电机机端发生对称故障时,定子、转子电流的表达式,通过故障期间的最大转子电流,给出Crowbar阻值估算值。在EPSCAD/EMTDC软件中仿真分析不同的Crowbar阻值对系统的影响,验证公式推导的正确性,并通过仿真试验确定合理的Crowbar切除出时间。     

Fault ride through and voltage regulation for grid connected wind turbine

High penetration of wind generation challenges wind turbine operators to supply reliable power and extract optimum power from the wind. Hence, the fault ride through (FRT) capability of wind turbine together with the optimum power tracking and regulation of wind turbine output voltage due to fluctuating nature of the wind becomes essential. In this paper, a method is proposed to ensure that the double fed induction generator (DFIG) wind turbine continues to operate during severe grid faults and maintains a constant output voltage, irrespective of the fluctuating wind. The proposed controller also allows the DFIG wind turbine to track optimum power from the wind. Extensive simulation is performed using PSCAD/EMTDC software and results obtained show that the DFIG output voltage fulfills the grid code requirements. The results also show that the proposed method is able to track the optimum power, regulate the DFIG output voltage and perform fault ride through of wind turbine.     

电压跌落时带有Crowbar电路的双馈感应发电机的瞬态分析

为了研究双馈感应发电机对电网电压跌落的适应能力,以及其实现低电压穿越的功能,文章通过将由向量法求出的瞬态电流与由等效电路法求出的稳态电流进行叠加而得出的定子、转子故障电流的近似解析式,来分析在定子端三相对称电压跌落、转子侧变换器断开、投入Crowbar电路情况下的双馈感应发电机内部的电磁关系变化过程。此外,在理论分析的基础上,文中建立了2　MW双馈感应发电机的PSCAD模型,且在7.5 kW双馈风力发电测试平台上进行了实验验证。仿真和实验结果表明,这种通过瞬态电流和稳态电流进行叠加的方法而求得的双馈感应发电机故障电流的近似解析表达式可以准确地反映出双馈感应发电机磁链和电流的瞬态变化。     

考虑撬棒和直流卸荷保护的双馈电机电磁暂态过程分析

故障期间,撬棒（crowbar）保护和直流卸荷（chopper）保护的工作状态对双馈风电机组（DFIG）的暂态过程有重要影响。为此,针对三相故障不同严重程度下的双馈风力发电系统,综合考虑撬棒保护和直流卸荷保护的协调控制方式,通过分析转子电流、直流母线电压与机端电压跌落的关系,新建统一的保护动作分析判据;在此基础上,分析撬棒保护和直流卸荷保护在不同电压跌落深度下的状态,并建立统一的双馈电机故障后暂态等值模型。最后基于PSCAD/EMTDC提供的1 MW双馈电机标准模型,验证了所建DFIG暂态等值模型的准确性。     

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PSCAD的双馈感应发电机矢量控制研究

在各种风力发电系统方案中,双馈感应电机（DFIG）变速恒频风力发电系统以其独特的优点逐渐成为当今风力发电的主流。在分析双馈电机的数学模型及原理的基础上,建立了基于定子磁链定向矢量控制的双馈感应电机风力发电系统模型。运用目前国外广泛应用的电力系统计算机辅助设计软件PSCAD/EMTDC对该系统进行仿真研究,并分析风力发电机运行时的动态性能。仿真结果表明,该控制方式实现了定子端口有功功率和无功功率的解耦控制,具有良好的控制效果。     

基于双环控制的双馈风力发电机组控制策略

在分析了双馈风力发电机组运行特性的基础上,提出一种基于双环控制的变换器控制策略。在转子侧,变换器采用定子磁链定向矢量控制技术,推导出了用转子有功电流和无功电流独立解耦控制有功功率和无功功率的策略,并实现了风能的最大跟踪;在电网侧,变换器采用电网电压定向矢量控制技术,构建了电流内环、电压外环的双闭环PI控制系统。利用PSCAD/EMTDC软件,构建了双馈风力发电机组仿真模型。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和合理性