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。     

风电场低电压穿越测试方法对比研究

随着风电接入电网的比例增大,对电网安全稳定性的影响不容忽视,应避免因风电脱网造成大面积停电事故。根据国家电网公司对风力发电机组低电压穿越专项检查的开展,各省公司结合自身情况,开展低电压穿越抽检测试工作。本文结合辽宁省电力有限公司电力科学研究院低电压穿越测试成果,介绍设备测试及人工短路试验测试两种方法,并进行对比研究,为更好、更快地进行低电压穿越测试工作提供宝贵的经验,同时确保电网安全稳定运行。     

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。     

直驱风电机组低电压穿越改进控制方法仿真研究

采用改进的瞬时对称分量法对电网电压瞬时值进行对称分量分解,提出了电网电压不对称跌落时D-PMSG的低电压穿越控制策略,按照电网电压正序分量和额定电压的比值减小发电机功率,并在解耦控制中分别控制正序和负序分量,正序通道完成能量的传输,负序通道产生和电网负序电压相等的负序电压,从而保证网侧逆变器电流中无负序分量,避免了逆变器非全相过负荷,充分利用其容量。仿真结果研究表明,提出的改进控制策略实现了不对称故障下的低电压穿越,并且保持了逆变器三相电流对称。     

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。     

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。     

风电机组低电压穿越能力影响因素

本文首先对我国风力发电现状及发展趋势进行了分析,其次概述了风电机组低电压穿越能力的定义,同时探讨了低电压穿越技术的集中基本类型。在此基础上,基于变速风电机组,对其低电压穿越功能及原理进行了分析,提出了相应的影响因素。分析得出,风电机组低电压穿越能力的影响因素主要包括控制策略、硬件条件、软件控制及管理水平四个方面。     

基于撬棒保护的双馈风力发电机组低电压穿越控制策略研究

随着风力发电机组装机容量不断增大,在电网中的渗透率不断提高,电力系统在电网故障导致电压骤降时,对风力发电机组能够不间断运行的能力(低电压穿越能力)提出了更高的要求。文章依据辽宁电力有限公司电力科学研究院风力发电机组低电压穿越抽检测试结果,利用德国电力系统仿真软件DIgSILENT/Power Fac-tory搭建了双馈风力发电机组,提出基于撬棒保护(crowbar protection)的控制策略以实现双馈风力发电机组低电压穿越功能,并通过仿真实验验证电网故障情况下双馈风力发电机组的不间断运行能力,将仿真结果与现场实际测试结果进行比较,验证风力发电机组的控制策略及模型的准确性。     

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。     

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。     

基于电池储能和Crowbar的风力发电机低电压穿越控制的研究

文章提出一种基于电池储能和Crowbar协调控制提高DFIG的LVRT能力的策略。在系统电压小幅跌落时,电池储能系统,通过PQ解耦PI控制,适当调节交流侧输出电压幅值和相位,以提供满足系统电压稳定的无功功率;当系统电压大幅跌落时,电池储能协同Crowbar电路的投切控制,及时卸荷多余能量并保护变流器,保证DFIG在故障期间不脱网运行。在PSCAD/EMTDC平台对本文提出的控制策略进行仿真,结果表明本文的控制策略能在系统电压在大幅深度跌落情况下,使DFIG具备LVRT能力。     

Fault ride-through capability of DFIG wind turbines

This paper concentrates on the fault ride-through capability of doubly fed induction generator (DFIG) wind turbines. The main attention in the paper is, therefore, drawn to the control of the DFIG wind turbine and of its power converter and to the ability to protect itself without disconnection during grid faults. The paper provides also an overview on the interaction between variable-speed DFIG wind turbines and the power system subjected to disturbances, such as short circuit faults. The dynamic model of DFIG wind turbine includes models for both mechanical components as well as for all electrical components, controllers and for the protection device of DFIG necessary during grid faults. The viewpoint of the paper is to carry out different simulations to provide insight and understanding of the grid fault impact on both DFIG wind turbines and on the power system itself. The dynamic behaviour of DFIG wind turbines during grid faults is simulated and assessed by using a transmission power system generic model developed and delivered by the Danish Transmission System Operator Energinet.dk in the power system simulation toolbox PowerFactory DIgSILENT. The data for the wind turbines are not linked to a specific manufacturer, but are representative for the turbine and generator type used in variable-speed DFIG wind turbines with pitch control.     

风电机组高电压穿越技术研究

随着风电入网比例的增大,风电入网导则也逐步发展建立,入网导则的主要目的是确保风电场的入网运行不影响整个电力系统的稳定。风电场低电压穿越(LVRT)已作为热点技术被广泛关注,但风电机组风电场高电压穿越没有得到相应的重视。文章基于常见机组类型,首先介绍了风电机高电压穿越(HVRT)方面现有电网要求,给出了现有风电场高电压穿越能力要求曲线,对风电机组高电压穿越软硬件的技术方案。最后仿真证明了所提技术方案的正确性,分析了该技术方案对风机运行成本方面的可行性。     

Frequency support capability of variable speed wind turbine based on electromagnetic coupler

In the variable speed wind turbine based on electromagnetic coupler (WT-EMC), a synchronous generator is directly coupled with grid. So like conventional power plants WT-EMC is able to support grid frequency inherently. But due to the reduced inertia of synchronous generator, its frequency support capability has to be enhanced. In this paper, the frequency support capability of WT-EMC is studied at three typical wind conditions and with two control strategies—droop control and inertial control to enhance its frequency support capability. The synchronous generator speed, more stable than the grid frequency which is the input signal for Type 3 and Type 4 wind turbine frequency support controller, is used for the calculation of WT-EMC supplementary torque command. The integrated simulation environment based on the aeroelastic code HAWC2 and software Matlab/Simulink is used to build a 2 MW WT-EMC model and study the frequency support capability of a wind farm consisting of WT-EMC.     

Low voltage ride through capability enhancement of wind turbine generator system during network disturbance

The energy capacitor system (ECS), composed of power electronic devices and electric double layer capacitor to enhance the low voltage ride through (LVRT) capability of fixed speed wind turbine generator system (WTGS) during network disturbance, is discussed. Control scheme of ECS is based on a sinusoidal pulse width modulation voltage source converter and DC?DC buck/boost converter composed of insulated gate bipolar transistors. Two-mass drive train model of WTGS is adopted because the drive train system modelling has great influence on the characteristics of wind generator system during network fault. Extensive analysis of symmetrical fault is performed with different voltage dip magnitudes and different time durations. Permanent fault because of unsuccessful reclosing is also analysed, which is one of the salient features of this study. A real grid code defined in the power system is considered and LVRT characteristic of WTGS is analysed. Finally, it is concluded that ECS (20 MW) can significantly enhance the LVRT capability of grid connected WTGS (50 MW) during network disturbance, where simulations have been carried out by using PSCAD/EMTDC.     

基于小波逆变换方法的风力机风场数值模拟研究

针对风力机随机风场的特点,采用小波逆变换方法,仿真出相互独立的风力机随机风场,并对其进行空间相关性修正。以1.5 MW风力机为算例,分析了3种风功率频谱的差异特点,基于空间变化的改进Von karman功率频谱模型,采用Littlewood-Paley小波基作为小波逆变换的正交基函数,利用小波系数和功率频谱密度函数的关系进行了空间相关性修正,模拟出风场36个节点风速时程,并通过时域分析、频域分析以及时频联合分析,得到模拟频谱与目标频谱吻合较好的结论。该结论表明了风力机风场的非平稳性、局部相似性和间隙性,以及高非线性风速功率频谱的逼近性,证明了小波逆变换方法在模拟风力机随机风场的有效性和准确性。     

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。     

基于ADAMS/Vibration风力发电机悬置系统的仿真研究

为解决某型风力发电机在某转速下振动过大的问题,基于ADAMS/Vibration模块建立了发电机悬置系统动力学模型,对其进行了固有频率和模态能量求解;以悬置元件刚度系数为设计变量,以固有频率和解耦水平为目标变量,使用ADAMS/Insight进行了优化设计,优化后的结果表明,固有频率分布在设定范围之内,解耦程度较优化之前有较大程度的提高。