直驱永磁风电机组低电压穿越的一种控制策略

为提高并网直驱永磁风电机组低电压穿越运行能力,提出一种适用于双PWM变换器并网的永磁直驱风电机组低电压穿越运行的电机侧及电网侧变换器协调控制策略。电网电压跌落时,根据输入电网的电磁功率的变化控制电机侧变换器来限制发电机的电磁功率以平衡输入直流侧电容的功率,稳定直流侧电压;根据电网电压跌落深度控制电网侧变换器,提供一定的无功电流,有利于电网电压稳定与恢复,提高风电机组的低电压穿越能力。仿真结果表明,所提控制方案无需硬件装置,能有效实现永磁直驱风电机组的低电压穿越运行。     

直驱风电系统低电压运行特性研究

针对永磁直驱风电系统,分析了机侧和网侧变流器的控制策略。为增强风电系统低电压穿越的能力,提出一种网侧变流器运行于无功优先输出模式的控制策略。在电网电压跌落时,风电机组可依据国网公司并网技术规范要求的电网的无功电流需求以及电网电压的跌落深度迅速向电网提供无功支撑,提升电网电压。仿真结果表明该控制策略可有效提高永磁直驱风电系统的低电压穿越能力。     

Crowbar电路在低电压穿越技术中的研究

电力系统风电并网中,风机需要具备低电压穿越性能,即电网电压波动时风机可以不脱离运行并向电网回馈能量,通过对三电平整流器的SVPWM的控制算法、二极管钳位型三电平变流器和电网跌落对风电变流器的影响三方面的研究,针对大功率直驱变流器提出一种基于耗能型的Crowbar电路,相比于传统保护电路和控制策略,所提出的方案增加了制动单元,并设计了其中开关管的控制方法,来实现低电压穿越的能力,并通过1.5MW的直驱风电机组及并网变流器构成并网系统验证设计的合理性.     

基于分散式储能的风电柔直并网直流故障穿越协调控制

采用架空线的柔性直流输电技术是解决高渗透率、远距离可再生能源并网消纳的有效方案。然而,架空线路故障率较高,其直流故障穿越问题亟待研究。本文提出利用风场现有分散储能实现风电柔直并网直流故障穿越协调控制。首先,研究风电场接入多端柔性直流输电系统（multi-terminal HVDC based on MMC, MMC–MTDC）中MMC及风电场储能系统等主要组成部分的拓扑结构和基本工作原理;其次,针对大规模风电经柔直并网系统的直流故障,定量分析非故障极功率裕量,通过控制风电机组全功率变流器现有并联储能系统来消纳故障期间的不平衡功率;针对不同功率消纳方案,提出由储能系统、换流站、直流断路器和风电场协调配合进行故障穿越,根据直流断路器动作信号进行故障分类,改变换流站控制方式与风电场出力,从而实现不同故障类型的快速恢复。该策略能够保持系统在故障期间并网运行且不出现闭锁、过载等问题,提升系统的稳定性。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建上述仿真模型,详细研究了风电场经MMC–MTDC并网系统的直流故障穿越策略,验证了本文所提出的基于储能系统的直流故障穿越策略能够维持故障期间的功率平衡,实现故障快速恢复,平稳实现直流故障穿越。本文所提故障穿越策略有望对新能源柔直并网提供必要的依据和参考。     

电网电压对称跌落下Z源永磁直驱风电系统的 运行与控制研究

在Z源风力发电系统中,当电网电压发生对称跌落时,会导致Z源网络电容电压上升和交流侧过电流,严重威胁风电机组和变流器的安全,破坏系统的稳定运行。针对这一问题,提出一种适用于Z源永磁直驱发电系统在电网电压对称跌落情况下的故障穿越策略。详细分析了Z源永磁直驱系统的工作原理,建立了Z源逆变器的数学模型。在电网电压正常情况下,运用Z源电容电压外环控制和电流内环控制的双闭环控制策略,实现Z源风力发电系统的单位功率因数并网运行;在电网电压发生三相对称跌落的情况下,分析功率流动情况,将耗能crowbar电路并联在Z源网络输入端,以实现系统的低电压穿越,从而保持恒定的Z源电容电压和稳定的交流侧电流。最后,在Matlab/Simulink中搭建模型进行系统仿真,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于Crowbar电路的双馈风电机组低电压穿越能力

针对传统控制策略的双馈风电机组的低电压穿越能力非常有限,不能满足我国电网运行条例中关于低电压穿越能力的要求．通过在转子侧增加撬棒(Crowbar)电路,在不改善控制策略的情况下,对Crowbar电路提高双馈风电机组的低电压穿越能力进行理论分析,并利用综合稳定程序(PSASP)对没有加装Crowbar电路和加装了Crowbar电路的双馈风电机组进行仿真比对.结果表明,Crowbar电路可以提高双馈风电机组的低电压穿越能力．利用风电机组低电压穿越试验装置在某地进行了现场试验,进一步证明了加装Crowbar电路不仅在理论上可以提高DFIG的低电压穿越能力,在实际应用中也是完全可行的方法．     

用于风电机组并网功率控制的飞轮储能系统研究与仿真

风速的随机性会引起风电机组并网输出有功功率波动,影响电能质量和系统稳定性。针对这种情况,提出一种利用飞轮储能系统来平滑风电机组的并网功率波动的方案。选用无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其基本工作原理及数学模型的基础上,结合风电场功率控制要求,设计了飞轮控制系统的转速电流双闭环调速方案,并在Matlab/Simulink中建立了飞轮储能系统并联在永磁直驱风电系统双PWM变流器直流侧进行功率控制的仿真模型。仿真结果验证了飞轮储能控制系统的正确性和功率平滑方案的有效性。     

一种用于直驱型风力发电机的高电压穿越技术的研究

近年来,由于风电装机容量的增大而导致电厂脱网事故频发。为了提高风电机组的并网性能,根据直驱型风力发电机的结构和运行原理,分析其高电压故障时的功率变化,在并网导则规定下,提出一种可以根据电压骤升大小降低直流侧电压的穿越技术方案,即在电压小幅度骤升时利用变流器控制策略补偿无功,若电压仍继续上升则在网侧并接静止无功补偿器,同时利用直流侧增设的双卸荷电路,协调降低电压幅值。最后运用Matlab/Simulink软件进行仿真验证。     

基于转子基波电压协同输出控制的 双馈变流器高电压穿越策略

为了解决电网电压深度不对称骤升时,机侧变流器功率不稳定以及直流母线脉动问题,提出一种基于转子基波电压协同输出控制的双馈变流器高电压穿越方法。当电网电压不对称升高时,转子侧变流器只输出转子电压基波分量,控制转子变流器输出有功功率基本为零,同时网侧变流器把直流母线的脉动功率送至电网。试验结果表明,该控制方案不仅可以保证在电网电压不对称升高期间双馈风电机组不脱网运行,还能向电网提供一定的感性无功功率,同时该方法不需要使用直流母线电压斩波电路,节省了成本。     

用于超级电容器储能系统变流器的控制策略设计

超级电容器储能系统具有快速的功率响应能力,是改善以风电、光伏为代表的分布式电源出力品质的有效手段。采用双向DC/DC变换器和DC/AC电压源型变流器作为功率调整装置,实现对超级电容器储能系统功率吞吐和直流侧电压的控制。首先对超级电容器储能系统处于不同工作模式时的能量分布进行分析,在此基础上建立系统的数学模型。以稳定直流侧电压为目标,基于单端稳压双向功率流的控制方法设计了双向DC/DC变流器的控制器;采用双闭环解耦控制方法对DC/AC变流器有功/无功功率解耦控制。基于PSCAD/EMTDC软件搭建仿真系统,结果表明超级电容器储能系统能够实现对指定充放电功率准确快速的响应,直流侧电压工作稳定,工作效率高。     

超级电容器储能系统在风电场中的应用研究

针对并网风电场输出功率随机波动引起的电网频率振荡、电压波动与闪变,对超级电容器储能系统抑制并网风电场输出功率随机波动进行了研究。根据实际风电场和风电机组运行特点分析并确定超级电容器储能系统的具体安装地点;结合有功功率和无功功率解耦控制,设计了抑制风电场输出有功功率和无功功率的波动的超级电容器储能系统控制策略。最后以某实...     

基于DIgSILENT的双馈风机低电压穿越特性分析

多次发生的大规模风电机组相继脱网事故严重影响集群风电并网消纳和电网安全. 当电力系统电压出现跌落时,大容量风电场的切出会影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具备低电压穿越能力,以保证系统出现电压跌落时风电机组不间断并网运行. 为研究风电机组与系统的交互影响,探讨了双馈风电机组撬棒保护电阻取值、投切控制策略,并分析了低电压情况下双馈风电机组DFIG的保护控制措施与系统动态特性之间的联系. 在DIgSILENT中搭建双馈风电场分析撬棒阻值不同对风机实现低电压穿越的影响,并研究了不同故障情况下双馈风机低电压穿越特性. 本文的研究结果可以为风电机组的并网运行和电网的稳定运行提供参考.     

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。     

直驱型风电并网系统建模及关键参数变化影响研究

以直驱永磁同步风力发电机为研究对象,分别建立了风力机、永磁同步发电机、换流器等环节的数学模型,并采用加权等值的方法对多台直驱型风电机组进行了等值。在并网系统的控制方面,基于矢量控制方法设计并实现了风机系统背靠背换流环节以及基于电压源换流器的高压直流输电(Voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)并网环节的控制策略,并从理论上分析了受端换流器的直流电压控制参数及受端所联电网强度对系统动态特性的影响。最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件对直驱型风电并网系统的运行特性进行了仿真分析,重点研究了风电系统接入不同强度的受端电网及并网侧换流器关键控制参数的不同取值对直驱型风电并网系统动态特性的影响,仿真结果验证了理论分析结果的正确性和合理性。     

直驱型变速恒频风力发电系统建模及仿真分析

在PSCAD/EMTDC中建立了包含风速、风力机、直驱同步发电机、轴系扭振模块、变流器及其控制部分的并网直驱变速恒频风力发电系统模型,提出了基于最大风能跟踪控制结合变桨距控制的策略,研究了在变风速输入和网侧出现单相短路故障时直驱型变速恒频风力发电系统的动念响应特性,仿真结果表明了并网直驱风力发电系统模型及其控制策略的正确性和可行性.     

直驱式风力发电系统并网变流器研究

直驱永磁风力发电系统中,变流器是将发电机所发的电能输送至电网的设备.建立了永磁直驱风力发电系统并网变流器数学模型,在同步旋转坐标系下,将输入功率因数改善到单位功因.同时,在三相全桥全控型直流-交流变流器电网并网下,提出了交-直轴电流闭回路控制,使永磁式同步发电机向电网提供电能.利用MATLAB/Simulink建模仿真,仿真表明设计的交-直轴电流闭回路控制,发电机能向电网稳定输送功率,其并网电流和电网电压同相位,并实现单位功率因数传递电能,验证了控制系统的可行性与有效性.     

双馈异步风力发电系统低电压穿越控制策略仿真

根据我国颁布的风电并网标准,将电压跌落深度区域划分为三个,讨论了在不同区域内DFIG实现低电压穿越的方法,并且在Matlab／simulink环境下进行了仿真验证。仿真结果表明：装设有撬棒和chopper保护的DFIG在实现低电压穿越问题上相比于只有主动式撬棒保护的DFIG更有优势,并且可以保护双馈风电机组在电压跌落深度在80％以内的情况下不被切机。因此,含有撬棒和chopper保护的DFIG在较多情况下已经具备低电压穿越能力。     

直驱式风力发电系统全功率并网变流器拓扑结构研究

在主流的变速恒频风力发电机组中,由于直驱式风机具有结构简单、效率高、维护费用低、并网控制灵活以及优良的低电压穿越性能等优势,所以愈加受到关注.对比分析了目前直驱式变速恒频风力发电系统全功率并网变流器主电路拓扑结构,并得出了结论,双PWM变流器具有较广泛的应用价值.     

自同步型直驱风电机组暂态稳定分析

随着大规模风电的接入,电网面临系统变弱及调频能力变差的问题.直驱风电机组采用自同步控制,在有效提升设备自身的小扰动稳定性和对电网的支撑能力的同时也带来了复杂的暂态稳定问题.为此,针对2种典型的控制结构（功率自同步和直流电压自同步）分别建立风机系统暂态模型,揭示机侧动态及直流电容动态对暂态特性的影响.针对功率自同步型风电机组,分析频率跌落下风机系统的同步失稳风险;结果表明,机侧动态会降低风机系统在电压跌落下的稳定裕度.针对直流电压自同步型风电机组,揭示暂态下直流电容动态导致的直流电压崩溃失稳风险.总结对比储能和风电机组的暂态特性差异,讨论直驱风电机组的暂态控制设计思路.基于Matlab/Simulink的时域仿真模型验证理论分析的正确性及控制的有效性.     

大功率直驱风机并网技术的研究

直驱型风力发电系统主要由风力机、永磁同步发电机、电力电子变流系统以及控制系统等模块组成。变流器可以使发电机发出的能量更好并网,因此在直驱风力发电系统中占据重要地位。针对变流器主电路的设计进行了研究,首先,分别对机侧滤波器和网侧滤波器进行设计和计算,其次,选择传统的加Y电容的方法来抑制共模电压。最后,利用M ATLAB软件并结合傅里叶FFT加以分析,仿真结果中频率2 k Hz为谐波存在频率段,此频率段满足风机并网的技术条件,验证了设计方案的可行性。