双馈风力发电机空载并网控制策略研究

根据变速恒频双馈风力发电系统的运行原理,基于定子磁链定向的矢量控制技术和网侧变换器电网电压定向的矢量控制技术,设计了双馈风力发电机空载并网控制系统,实现了双馈风力发电机的柔性并网和有功功率与无功功率的解耦控制及最大风能追踪.基于Matlab/Simulink仿真平台,对双馈风力发电机空载并网模型进行了仿真,并利用试验设备对双馈风力发电机空载并网进行试验验证.通过对仿真和试验结果的对比分析,验证了所提控制方法的正确性和有效性.     

采用网侧TCVR的双馈风机低电压穿越控制策略研究

随着风电并网容量的快速增加以及海上风电的发展,风电机组在故障期间的并网运行特性更加受到关注。采用了一种比较简单的双馈型风力发电机组的低电压过渡方案。在风电场变电站的低压侧安装晶闸管控制电压调节器(TCVR),当电网电压跌落时,根据电网电压下降的幅度对网侧电压进行合理补偿,提高双馈电机定子侧电压。在PSCAD/EMTDC中建立了5 MW双馈风电系统的模型,应用所提的控制方法,对风电机组在严重对称故障下的运行特性进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

风电场并网系统的电压稳定性分析及改善措施

针对风电场并网带来的电压稳定性问题,以双馈风电机组为研究对象,根据双馈风电机组的运行特性,对风电机组的静态电压稳定和暂态电压稳定进行了理论分析,在Matlab/Simulink中建立了双馈风电场并网系统和静止无功补偿器模型,通过绘制双馈风电机组的P-V曲线,研究随着风电场出力的增加,电网静态电压稳定性的变化情况,并通过仿真验证了静止无功补偿器对于改善风电场并网系统的静态电压稳定性和暂态稳定性的作用.     

变速恒频风力发电机组输出特性分析

以变速恒频风力发电系统为研究对象,依据发电机数学模型和交流电机矢量变换控制原理,设计了交流励磁变速恒频(VSCF)发电机定子磁链定向的矢量变换控制系统,对转子侧变换器建立了外环定功率控制内环定电流控制的双闭环控制结构,实现双馈发电机定子有功P和无功Q的解耦控制,从而获得最大风能捕获的高效发电运行。并在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立了变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型。以渐变风和阵风为例,对由5台单机容量为2 MVA双馈感应电机(DFIG)组成的风电场并网前后的运行特性进行仿真研究,通过仿真分析,揭示了风电场并网运行的动态特性,并验证了数学模型和控制策略的正确性和有效性。     

双馈电机风电场电压协调控制策略

为增强并网风电场的电压稳定性,提出了一种变速恒频双馈风机组与风电场无功补偿装置——静止同步补偿器的协调控制策略.该策略充分利用了DFIG网侧换流器、定子侧的无功发生能力,有效提高了风电并网点电压的暂态水平,并加速了电压的恢复过程.在DIg SILENT/Power Factory建立了仿真模型,仿真结果验证了该控制策略的有效性.     

双馈风力发电机空载并网控制策略对比分析

以双馈式风力发电机空载数学模型为基础,分析现有双馈风力发电机并网控制策略原理,并从响应速度、控制精度及控制稳定性等方面对其进行综合对比。然后基于PSCAD/EMTDC仿真,对理论分析结果进行验证.仿真表明基于滞环比较电压开环控制,响应速度快,但精度较差;SPWM电压开环控制策略,精度较好;电压闭环控制策略稳定性好,响应速度较慢;滞环比较电压闭环控制在保持精度的基础上响应速度更快,与分析结果一致。最后通过不同初始运行转速的双馈风力发电机自动并网仿真,证明在超同步、亚同步以及同步状态下,以上4种控制策略均能实现双馈风机的顺利并网,且基本没有冲击电流.     

基于级联STATCOM的风电场并网电压稳定性研究

风力发电机组大多采用异步发电机,风力异步发电机并网发电时,会产生电压波动等一系列电能质量问题.通过论述异步风力发电机和级联STATCOM的数学模型,提出在风电场出口并联级联STATCOM的方法来解决风电场并网电压稳定性等问题.仿真结果表明,该方法可以有效并迅速地解决风电场并网电压稳定问题,提高风电场低电压穿越能力以及故障恢复能力.     

基于双馈发电机风电场的电力系统电压稳定性分析

为了降低风电并网运行时对电力系统电压稳定性的影响,建立了风电场主流风机——双馈电机数学模型和含风电场的电力系统模型,研究了风电场功率因数cosφ和线路参数R/X影响电力系统电压稳定性的规律．最后运用Matlab/Simulink软件中信号源模块进行了仿真．仿真结果表明,风电场以功率因数为0.8、并网线路参数为0.3时,电压波动较小,保证了风电并网运行时电力系统的稳定性．研究结果为实际风电电网建设提供了理论依据．     

双馈感应发电机风力发电机组矢量控制研究

从并网风力发电系统的发展趋势出发,对现代风力发电机组进行了比较.分析了双馈感应电机数学模型及其定子磁链定向矢量控制模型,论证了其无功功率和转矩的独立控制的可行性,探讨了转子电流解藕控制的控制方案并给出了PID团环控制方案.在数学模型的基础上搭建了MATLAB/SIMULINK仿真模型对结论进行了验证.     

基于双馈式风力发电机的研究与转子故障仿真

风电是我国能源构成的重要组成部分.本文选取了应用最广的双馈式风力发电机作为研究对象,通过分析其工作原理建立了双馈式风力发电机的数学模型.利用MATLAB软件对双馈式风力发电机进行建模,对并网前后及转子绕组匝间短路故障状态进行仿真分析,从而证明了所建模型的正确性.     

双馈调速技术在变速恒频风力发电系统中的应用

本文以双馈调速技术为重点,介绍了在变速恒频风力发电系统中可采用的交流调速技术。根据双馈电机的数学模型,在计算机数字仿真的基础上,分别讨论了并网及单机运行时双馈式变速恒频风力发电系统的控制机理与机电能量传输关系。文中还对比分析了可能采用的各种变流器线路的优缺点。     

双馈风电机组电力系统低频振荡阻尼特性

由于风力发电机组没有功角,采用数学模型方法分析含风电场的电力系统的低频振荡可能会产生一定的误差,提出基于实测信号的随机子空间算法对大规模双馈风机并网后的系统阻尼特性进行了分析.以含完整双馈发电机组动态模型的电力系统为例,分析了含双馈风电机组的电力系统阻尼特性.分析结果表明,随着风电接入容量的增加,阻尼比并非单调变化,而是存在一个最佳风电接入容量;含双馈风机组的电力系统由于装设了高响应速率的电力电子器件——换流器,有利于系统的小干扰稳定;风电场的阻尼特性与风电场接入位置和故障点之间的电气距离有紧密联系.     

基于网络化控制模型的风机并网控制策略

针对风电并网对电网可靠性的影响及风机渗透率逐渐增大的问题,提出了一种基于网络化控制模型的风机并网控制策略.该控制策略根据系统的时延特点建立了时延小于一个周期的网络化控制模型,并构建了双馈型风机运行在向下功率调节模式和有小扰动时的模型,使用网络化控制方法提升了控制系统的鲁棒性.仿真结果表明,所提出的控制策略创新性地将网络化控制方法应用到风电并网调度和控制中,具有不确定、时变和有上界的特点,能满足现代电网对风机运行与调节模式的要求.     

大规模海上风电场经HVDC并网引发轴系扭振分析与抑制

大规模海上风电场经HVDC输电可提高其输电效率,但当风机轴系考虑为两质块模型时,直流整流侧的控制方式有可能向附近的风机引入负阻尼,将导致风机轴系扭振,影响系统的安全稳定运行。本文首先分析风机轴系扭振产生机理,通过复转矩系数法得到系统的电气阻尼系数,以判断固有扭振频率下的系统稳定性;然后计算出待补偿的电磁转矩和风机转子转速的相角差;最后通过设计附加阻尼控制器抑制风机轴系扭振。在PSCAD程序中搭建风电场经HVDC并网模型进行仿真分析,分析结果表明系统加入阻尼控制器后,风机轴系扭振迅速衰减,控制器的加入有效增大了系统阻尼比。此研究分析为大规模海上风电场通过HVDC并网提供了理论基础。     

基于PSCAD/EMTDC的双馈感应风电机组变桨距控制仿真分析

提出一种简化的风力机变桨距控制模型,通过发电机转速和风力机输出功率的反馈信号分别调节桨距角,控制发电机的转速恒定和风力机输出功率平稳.采用PSCAD/EMTDC仿真软件建立该变桨距控制模型,对整个风力发电系统（包括双馈电机和并网装置等）进行仿真,验证该风力机变桨距控制方法的可行性.     

双馈风力发电机直接转矩控制的研究

详细研究了风力发电系统中双馈电机采用直接转矩控制的原理，在此基础上组建了由ABB公司的ACS 800-67作为控制设备的控制系统.在实验室中采用该控制系统对双馈电机进行现场模拟实验.由于ACS 800-67控制设备采用了直接转矩控制策略，因此对该设备的直接转矩控制器进行了研究.结合所研究的双馈电机直接转矩控制理论对实验数据进行分析，结果证明双馈电机直接转矩控制在风力发电系统中具有利用风能发电效率高、并网冲击电流小、并网同步速度快的优点.     

WRF模式在风电场风速预测中的应用

准确的风电场风速预测是风电场安全稳定运行的基本保障.从风速预测的准确性和效率两方面分析利用WRF(Weather Research and Forecasting)中尺度数值预报模式时不同嵌套网格分辨率对风电场风速预测的影响.在此基础上,对宁夏某风电场进行提前102h的逐时风速预测并与实测资料进行对比.结果表明:随着网格分辨率的提高,风电场风速预测精度略有提高,但计算时间变长.兼顾预测精度和效率,建议使用3层网格.WRF模式能够较好地捕捉风速随时间的变化趋势,有效增加预测时效,使风电场风速预测可以提前到2～4d,为风电场的运行和控制提供依据.     

双馈风力发电机控制策略的仿真研究

变速恒频双馈风力发电机组主要工作在同步速附近,在这一运行区域转子励磁电流频率很低(同步速时为0),通过转速来调节转子励磁频率很难保证双馈发电机输出功率的稳定.通过对东北新能源公司大连驼山风电厂东汽FD77E型风机实际运行情况的研究分析,将DTC技术应用到双馈风力发电机的控制领域.首先对直接转矩控制技术进行了理论分析,阐述了它的工作原理和系统结构,进而推导出控制方程,并给出了具体的控制框图,然后利用MATLAB进行了仿真研究,仿真结果验证了理论分析和提出的策略是可行的.     

浙江风电发展现状及应对策略研究

浙江省浙江风能资源丰富,并入浙江电网的风电总容量不断增大,已建有大型风电厂14座．按照定速恒频异步风电机、双馈异步风电机、直驱式交流永磁同步风电机等机型的不同,各类型机组也有不同的运行特点．电网规模不断扩大,网络结构日趋复杂,浙江电网发生故障的概率也在不断增加．根据这些影响,从管理和技术两个层面提出了强化浙江风电并网管理的各项措施,包括加强并网管理、运行管理、建立风电场功率预测预报机制、电网升级改造、规划风电接入容量等．