风电机组低电压穿越能力影响因素分析与实例

我国风电大规模汇集地区多处于电网末端,电压波动性强,随着对风电并网安全的关注和风电机组并网性能要求的提高,低电压穿越能力已成为衡量风电机组并网性能的重要指标。文章调研了同一区域内多个风电场实际运行中的低电压穿越故障情况,分析了整机制造厂家、高校及相关研究机构对风电机组低电压穿越技术的研究现状。通过分类统计测试过程中遇到的风电机组低电压脱网故障和总结56台风电机组的低电压穿越测试结果,分析了造成风电机组低电压穿越能力不足的原因,并对引起风电机组低电压穿越能力不足的影响因素进行了阐述。目前,软件版本控制、保护定值的设置与管理、硬件的维护水平已经成为并网风电机组低电压穿越能力的主要影响因素。     

风电机组低电压穿越能力测试中的风机故障

近年来,我国风力发电装机容量不断增长,大规模风电并网对电网的影响日益受到重视。低电压穿越能力是风电机组并网特性的重要考核指标之一,该文详细分析了目前风电机组低电压穿越能力测试所依据的标准,就标准中对风电场及风电机组低电压穿越性能的具体要求进行了分项阐述,在此基础上总结了已开展的现场低电压穿越测试中风机发生的种种故障及其原因,证明了同样机型的风电机组测试性能存在差异,而且现场试验证实了风机零部件故障也成为影响风机低电压穿越性能重要因素。     

并网双馈风电机组低电压穿越能力研究

详细分析了双馈风电机组LVRT功能的实现原理,并在电力系统仿真分析软件PSASP中建立双馈风电机组的LVRT功能模型,采用地理接线图直观地表示风电场外部系统发生短路故障瞬间对风电机组端电压的影响．并以我国某地区电网为例来分析在风电场接入方式不同的情况下系统短路故障对风电机组的影响。根据仿真结果给出风电机组LVRT能力的最低电压限值要求。最后提出了利用串联制动电阻来提高风电机组的LVRT能力的新方法。分析结果表明,串联制动电阻能够可观地提高风电机组的低电压穿越能力。具有较高LVRT能力的风电机组。可以节省一定的投资费用,在一定程度上降低了风电的上网电价。     

双馈变速风电机组低电压穿越控制

当系统中风电装机容量比例较大时,系统故障导致电压跌落后,风电场切除会严重影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT）能力,保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。分析了双馈风电机组LVRT原理和基于转子撬棒保护（crow-bar protection）的LVRT控制策略,在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了双馈风电机组模型及其LVRT控制模型,以某地区风电系统为例进行仿真计算,分析转子撬棒投入与切除策略及动作时间对实现机组LVRT的影响。     

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。     

大型风电机组低电压穿越技术分析

本文首先介绍了当前风电市场主流的双馈式风力发电系统和直驱式风力发电系统的拓扑结构,并分析了不同的拓扑对电压跌落的不同动态响应;其次,本文分别对双馈式机组和直驱式机组的电机侧和网侧变换器的矢量控制算法进行了分析和总结。同时,分别对这两种机型的卸荷电路做了分析和比较;最后,通过对某1.5MW双馈机组进行低电压穿越的验证,不仅成功完成了符合我国电网要求的低电压穿越测试,更进一步完成了德国标准的零电压穿越测试。     

双馈风电机组叶片变化对低电压穿越性能的影响研究

风电机组的低电压穿越能力主要采用现场测试的方式考核。由于同种类型和容量的风电机组通常采用多种长度的叶片配置,在其中一种叶片长度的机组完成低电压穿越测试后,是否必须对其它叶片长度的机组进行重新检测是目前制造商和检测机构面临的问题。针对该问题,文章首先分析了不同的风轮直径引起风电机组低电压穿越过程中机械功率、发电机转速、桨距角、有功功率和无功功率等状态量的变化,提出风轮直径变化对机组各部件低电压穿越特性的影响程度;其次,采用Bladed与Matlab联合仿真模型,在与实测数据对比校验其仿真准确性后,通过设置Bladed模型中详细的叶片、传动链等机械参数,仿真对比不同风轮直径的风电机组各环节状态变量的区别,验证了理论分析的有效性;最后,以77 m和82 m风轮直径的1.5 MW风电机组低电压穿越测试数据进行对比分析,进一步验证了理论分析和仿真结果的正确性。研究表明,在一种叶片长度的双馈风电机组完成低电压穿越检测后,采用其他长度叶片的风电机组可通过模型仿真方式对其低电压穿越性能进行分析和评估。     

风电机组低电压穿越转矩和变桨控制策略分析

针对低电压穿越时转速幅值波动大的问题,提出一种以限制吸收风能为目标的控制策略。综合运用高速桨距角调整和快速转矩给定来达到这一目标。文章结合1.5MW双馈机组张北基地测试实例,通过对不同电压跌落深度时的风速、转速、转矩、桨角等数据进行分析,提出利用桨距角的快速调整并配以合理的转矩输出,可完成解决转速(功率)波动大的问题。     

5 MW双馈风电机组低电压穿越的仿真分析

针对海上风力发电机组安全可靠运行要求的发展趋势,本文在阐述双馈风电机组控制原理的基础上,建立了双馈发电机及其变流器的控制模型。其次,在分析电力系统对并网风电机组低电压穿越原理基础上,比较分析了双馈风电机组低电压穿越的各种控制技术方案。最后,结合海上用5.0 MW双馈风力发电机组电气参数,对2种典型低电压穿越的转子电路保护措施进行了仿真比较。分析结果表明,采用二极管整流桥加IGBT和保护电阻构成斩波器的措施具有较好的暂态控制效果。     

基于转子串联动态电阻的自适应双馈风电机组低电压穿越方案

针对基于转子串联电阻实现双馈风电机组低电压穿越的保护方式,在阻值选择时转子电流的限制效果与故障期间功率可控性之间存在矛盾的问题,通过对转子串电阻保护的理论分析,提出一种结合故障期间自适应选择转子串联电阻阻值和切换转子变换器控制模式的低电压穿越方案,能够实现根据电压跌落深度选择串联阻值且于不同故障区间内自适应切换阻值的串联动态电阻,使整个故障过程中风机处于受控状态,故障穿越更平稳,具有更好的暂态特性。PSCAD仿真结果表明,该方案具有较好的性能。     

电网不对称故障下双馈式风电机组低电压穿越技术研究

依据所建立的数学模型,设计了转子侧Crowbar电路和直流侧Chopper电路相结合的穿越方案,并对其控制策略进行了分析和试验研究。验证了电路的正确性和合理性。     

永磁直驱风电系统故障穿越技术研究综述

在分析永磁直驱风力发电系统拓扑结构的基础上,针对永磁直驱风电系统故障穿越时遇到的问题,从增加硬件电路和改进控制策略两方面对其实现电压故障穿越的方法进行了总结分析,然后对永磁风电机组的电压穿越技术的发展作了进一步的探讨。     

基于储能的风电机组低压穿越自适应控制技术

随着新能源技术的飞速发展,风电机组大规模接入到配电网中。为了解决风电机组低压穿越时对于大容量储能的需求,从而保证并网稳定性的问题,本文提出了一种基于储能的风电机组低压穿越自适应控制技术。将储能单元配置在风电机组的并网连接点处,通过储能单元与风电机组转子进行功率余量调节,通过自适应系数实时调节储能补偿功率与转子调节功率,从而完成协调控制。转子能够实时响应并进行调节,保持转速处于合理区间,有利于风电机组长时间承受低压穿越。通过搭建离线仿真模型,验证了本文所提控制技术的有效性,该技术可以被进行大规模推广应用。     

变速双馈风电机组低电压穿越功能仿真

分析了变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,建立了包含变频器的双馈风力发电机组动态数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件搭建了并网型双馈风力发电机组的仿真模块,通过仿真试验分析了外部电网故障下变速恒频双馈风力发电机组的低电压穿越功能,为变速恒频双馈风力发电机组在大型并网风电场中的应用提供了可靠的理论依据     

基于DVR的风电机组低电压穿越仿真研究

文章提出了基于三单相结构动态电压恢复器(DVR)的风力发电低电压穿越(LVRT)方案。当电网电压发生跌落时,通过串联接入DVR来产生补偿电压,从而维持风电机组定子端电压的恒定。该方案是风力发电与电能质量的有效结合,充分利用了DVR在较短的时间内较强的电压补偿能力。仿真结果表明,该方案有效地抑制了转子侧暂态电流的蹿升,并及时将电网电压恢复到额定值,表现出了良好的低电压穿越能力。     

风场低电压穿越能力优化设计

目前,我国对风力发电的低电压穿越还没有明确的要求,相关研究还大多基于国外标准,亟待形成一套符合我国风电开发特点的低电压穿越能力的规划方法。文章首先依据安全性和经济性提出了设计低电压穿越的若干基本原则,然后根据这些原则讨论了低电压穿越能力的设计要点与规划方法。以某具有高风电穿透率地区电网为例,分析了该地区电网内风电场的低电压穿越要求,并比较了多种设计方案的收益,最终提出该地区风电的低电压穿越曲线的优化方案。     

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。     

火电厂变频设备的低电压穿越能力

从一起火电厂因变频器电压暂降导致高压辅机跳闸而引起的机组RB动作的事故入手,详细阐述了高压变频器的低电压穿越对火电厂安全运行的重要性以及其具体实现方式。对于高压变频器,通过改变矢量控制方式实现变频器在电压暂降期间能够不跳闸,实现高压变频器的安全运行;对于低压变频器则采用外加电源或补偿装置来保证低电压穿越的实现。为火电厂实现高低压变频器的低电压穿越提供了实现方法。     

现代大型风电机组的台架检测

主要对全逆变风电机组的厂内检测各项目提出要求,重点对厂内进行低电压穿越的检测提出设备要求和具体方法,这一方法是国内外最先提出的新方法。     

考虑LVRT的双馈风电机组对电网频率的影响分析

为研究具备低电压穿越(LVRT)性能的双馈感应风力发电机(DFIG)对系统频率稳定性的影响,首先利用转子运动方程和等效导纳模型对故障穿越期间和故障恢复期间系统频率与风机馈入系统的有功功率之间的关系进行理论推导,建立含双馈风电机组的电网频率响应解析模型,在此基础上分析了低电压穿越特性对系统频率稳定性的影响;然后基于PSC...