考虑轴系扭振抑制的双馈风电机组惯量控制策略

双馈风电机组惯量控制是通过建立发电机转子转速与电网频率之间的耦合关系,调整机组有功输出以适应电力系统频率波动。惯量控制直接快速地调节有功会对机组轴系小干扰稳定性造成负面影响,不利于轴系扭振的抑制。文章分析了不同惯量控制响应特征及其对轴系阻尼特性的影响,设计一种以转差率为输入信号的附加惯性与阻尼转矩的惯量控制策略,提出了含轴系稳定性约束的附加惯性与阻尼转矩惯量控制参数整定方法。仿真结果表明,所设计的双馈风电机组惯量控制策略不仅有良好的惯量控制效果,还能有效增大轴系等效电气阻尼,提高了轴系的稳定性。     

基于虚拟同步机的改进双馈风电机组控制策略研究

针对双馈风电机组并网导致风机转速与电网频率相解耦,不及时响应电网频率变化的问题,提出一种基于虚拟定子电压定向的新型双馈风机控制策略。通过改进双馈风机变流器的控制,在风力发电机与电网之间建立起一套虚拟功角,增加了原系统所没有的惯性和阻尼。在稳态时可保障风机运行于最大功率点,当系统发生频率扰动时,可动态地调节风力机组的输出,以响应电网频率的变化。最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了1.5 MW双馈风机的暂态模型,验证了所提控制策略的有效性。     

双馈风电场有功频率分层控制

风电场有功频率控制是风电场接入电网运行的关键技术。在分析双馈风力发电机组减载运行控制策略及超速法下双馈风力发电机组的减载运行调节能力的基础上,提出了提高双馈风电场的有功调节能力及接入电网后系统频率稳定性的有功频率分层控制策略。该策略根据不同风速区风电机组的减载运行调节能力差异,设计了风电场层分配策略及风电机组层控制策略,在满足有功控制要求的前提下,尽可能提高风电场对电力系统暂态频率稳定的支持。仿真结果表明,该控制策略在系统稳定运行时尽可能存储转子动能,当出现功率扰动后,能够通过快速释放转子存储的动能响应系统频率变化,从而提高了双馈风电场接入电网后的系统频率稳定性。     

双馈风电机组动态虚拟惯量和阻尼模糊自适应控制策略研究

针对传统双馈风电机组虚拟同步控制（VSG）中因负载突变导致电网频率、输出有功功率波动较大和暂态调节时间过长的问题，提出一种基于模糊自适应控制策略的变参数风电机组虚拟同步发电机控制策略。首先，在机组转子侧变流器中引入VSG算法使得风电对电网频率具有主动支撑能力，并建立DFIG-VSG有功功率小信号模型分析惯量和阻尼系数对系统稳定性的影响；然后，通过分析系统暂态过程中的功频变化原理并结合不受线性量化约束的模糊算法，将虚拟惯量和阻尼的范围作为模糊自适应环节的输出论域，进而实时调整惯量和阻尼系数以降低功率超调和频率偏移。最后，在Matlab/Simulink中基于DFIG-VSG机组的仿真结果验证了所提模糊自适应VSG控制策略的可行性、有效性及优势。     

双馈风力发电机的虚拟惯量控制及稳定性分析

针对传统矢量定向控制下双馈异步风电机组表现为电流源特性无法向电网提供转子的固有惯性,继而加剧现有电力系统转动惯量降低的问题,研究了具有并网友好性的虚拟同步发电机技术在风力发电系统中的应用。以双馈风力发电机为研究对象,在建立风机小信号等效模型的基础上,研究分析其虚拟同步发电机控制策略,使双馈风电机组具有更大的惯量和频率支撑能力,采用定子电压外环和转子电流内环的双闭环控制,提高瞬时值跟踪能力。根据建立的频域模型分析了虚拟同步发电机参数对稳定性的影响,并给出了参数设计方法。最后,利用搭建的仿真模型验证了所提方法的有效性和可行性。     

同步耦合双馈风机的虚拟惯量优化控制技术

双馈风电机组在同步并网时虚拟出的可控惯性将显著影响电网的动态特性,仍须通过优化控制减少其附加运行风险,充分发挥其控制潜力。该文首先建立引入虚拟同步控制后的双馈风电机组的动态模型,并分析双馈风机与同步发电机之间建立的虚拟同步耦合关系。在此基础上,构建双馈风机同步并网系统的能量函数,基于同步并网耦合关系提出双馈风电机组的变惯量优化控制策略,并借助控制参数对系统稳定性的影响分析,设置虚拟惯量参数范围。最后,搭建双馈风机同步并网系统进行仿真验证,双馈风机的虚拟惯量需要在合理范围内通过变惯量优化才能为并网系统提供可靠的动态稳定支撑。     

计及电网频率偏差的双馈风电机组频率控制策略

针对电力系统发生大扰动时,双馈风电机组采用现有下垂控制方法不能充分利用自身旋转动能为电网提供频率响应服务,提出一种计及电网频率偏差的变系数双馈风力发电机组频率控制策略。该方法通过将下垂系数与电网频率偏差耦合,可根据电网频率变化量灵活地调节下垂系数,实现在系统发生大扰动时风电机组更有效地为电力系统提供频率支撑,并借助EMTP-RV仿真平台搭建含高比例风电渗透率的电力系统模型,验证所提控制策略的有效性。仿真结果表明,在不同风速场景下,当电力系统发生不同扰动时,双馈风电机组采用该策略均可有效提升自身频率响应能力,减少系统最大频率偏差,特别是在大扰动场景下,效果更加明显。     

随机风载荷对双馈风电机组轴系扭振响应分析

考虑到风电机组柔性传动链在风速持续扰动中易产生机组扭振,研究随机风载荷作用下双馈风电机组扭振响应、扭振传递规律及关键部件的影响程度。首先,考虑叶片、齿轮箱和发电机等关键部件,采用集中质量法,建立双馈风电机组传动链等效3质量块模型。其次,基于小信号分析法对柔性传动链的扭振模态、扭振频率及参与因子进行分析,获取其模态振型图。最后,基于Simulink软件平台,建立考虑随机风载荷作用和传动链柔性的双馈风电机组时域仿真模型,仿真分析在亚同步、超同步工况下的机组轴系扭振响应,并与理想风载荷作用效果进行比较。结果表明:与理想风载荷相比,随机风载荷作用对机组传动链轴系扭振响应影响明显,且在超同步或亚同步运行时,影响扭振的关键部件为发电机转子。     

基于改进下垂控制的双馈风电机组频率控制策略

为高效利用风机旋转动能,提高风电机组的频率支撑能力,文章在传统下垂控制策略的基础上,提出一种基于改进下垂控制的双馈风电机组频率控制策略。该策略通过结合扰动后电网频率动态特性,提出了可随系统频率变化率（RoCoF）变化的自适应下垂控制系数,在不同扰动下,有效提高风电机组频率支撑能力,改善系统最大频率偏差和最大频率变化率。基于EMTP-RV仿真软件搭建了四机两区域系统模型进行仿真,结果表明,改进后的下垂控制可有效应对不同扰动工况,提高了风电机组频率响应能力,进一步地改善了系统频率稳定性。     

基于可变增益的双馈风电机组频率波动平抑方法

随着风电大规模并网，电网频率稳定成为不可忽略的关键问题之一，双馈风电机组可通过释放、存储旋转动能参与平抑系统频率波动，改善系统频率稳定性。不同运行工况下，双馈风电机组释放、存储旋转动能的能力存在差异，基于此，该文量化分析释放、存储旋转动能的能力，提出一种可变增益的系统频率波动平抑策略，即低频偏移时，控制增益设定为风电机组旋转动能释放能力的一次函数；高频偏移时，控制增益设定为风电机组旋转动能存储能力的一次函数，该策略在避免频率波动平抑能力不足和过度调节的同时，实现对频率波动平抑的自主控制，基于EMTP-RV软件平台的仿真实验验证了该文所提频率波动平抑控制策略的有效性。