双馈感应风电机组低电压穿越控制策略研究

提出一种基于撬棒理论并在低电压穿越阶段改变风电机组功率参考值以抑制转子过电流和直流母线过电压的双馈感应风力发电机(DFIG)的低电压穿越控制器设计方法。建立DFIG在同步旋转dq坐标系下的数学模型并进行功率解耦,确定撬棒电阻的阻值,最后利用MATLAB仿真软件搭建1.5MW的DFIG系统仿真模型。仿真结果表明,该控制器能抑制转子侧过电流及直流侧过电压,实现DFIG的低电压穿越。     

双馈感应风电机组三相短路电流特性研究

以电网发生三相短路故障时双馈感应风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)的动态物理过程为基础,分析了定子、转子电流中各频率成分之间的依存关系。基于同步旋转d-q坐标系下DFIG数学模型,从磁链变化的角度,推导出DFIG定子三相短路电流的近似解析计算表达式。提出的计算模型与PSCAD/EMTDC中搭建的DFIG模型的时域仿真结果进行对比,误差小于3%,验证了计算模型的有效性和分析结果的正确性。     

双馈风电机组模型结构讨论

比较了双馈风电机组详细模型和通用模型的结构,发现通用模型中忽略了变流器、网侧控制器以及发电机的定转子动态。基于特征根技术及时域仿真分析,得出结论:通用模型中忽略变流器及网侧控制器的动态是合理的;通用模型中忽略发电机的定子及转子动态,仅对转子侧控制器的电气快动态有一定的影响。文中进一步指出,通用模型中还可忽略转子侧控制器电流控制内环的动态。文中还讨论了不同驱动系统模型下双馈风电机组动态特性的差异,以及转子侧控制器参数对双馈风电机组动态特性的影响。     

应用于双馈感应风电机组中的虚拟惯量控制研究

介绍了双馈感应风电机组发电系统原理、气动模型和机械模型的建立,分析了最大功率追踪控制、桨距角控制以及虚拟惯量控制,在Matlab/Simulink仿真软件中搭建双馈感应风电机组发电系统模型,通过电力电子变流器控制对电力系统频率响应的影响进行仿真验证。仿真结果表明:虚拟惯量控制的实施给双馈感应风电机组提供一个虚拟惯量,这一虚拟惯量由存储在转子中的旋转动能提供,并对系统频率起到了支撑作用。     

并网双馈感应风电机组的轴系扭转特性研究

风力发电机作为结构复杂的电气设备,通常运行在恶劣的自然环境中。鉴于风电机组内部用于连接关键部件的传动轴刚度有限,来自风速的随机变化和电网故障的扰动,会对机组各部分的动态响应造成重要影响,将直接影响风电机组和并网系统的稳定运行。本文通过搭建机械传动链的三质块等效模型,分析了机组各部分处于风速扰动和电网故障时的动态响应,机组关键参数变化对稳定性的影响,以及机组可能出现的振荡模式及扭转特性。该研究结果对于风电机组的设计、稳定运行及使用寿命的提高,具有重要的指导意义。     

含双馈感应风电机组的配电网无功优化

考虑传统无功调节设备调节次数限制和双馈感应电机无功容量限制等约束条件,提出一种基于双馈感应电机与传统无功调节设备协调控制的分时段分层无功优化策略。首先,该策略采用谱系聚类算法对预测等效负荷曲线进行分段;其次,在每个时段采用分层调控策略进行无功优化,建立以网损和平均电压偏离度之和为目标函数的无功优化模型,上层利用改进粒子群算法计算出包括双馈感应机组在内的各种无功调节设备的优化运行状态,并预先对变压器、电容器动作;在此基础上,下层利用双馈感应机组的无功调节能力对上层优化得出的并网点电压进行自动跟踪控制,由此实现了每个时段内接入点电压控制和全局无功优化相结合,最后以IEEE33节点配电系统为算例来验证上述策略的有效性。     

双馈感应风电机组异常脱网及其无功需求分析

分析了双馈感应(doubly fed induction generator,DFIG)风电机组因转子回路撬棒保护动作诱发机组脱网的过程,撬棒保护动作远快于定子并网接触器动作,因而机组脱网前存在短时鼠笼异步运行状态的现象。建立了双馈感应发电机DFIG正常运行状态及鼠笼异步运行状态的数学模型,分析了双馈感应风电机组脱网时对电网的无功需求,总结了机组异常脱网时的转差–无功特性。最后提出了风电场无功补偿措施,如配置无功补偿设备等。     

双馈感应风电机组联网运行仿真及实证分析

随着风电并网规模的不断扩大,风电功率波动对所接入电力系统调峰、调频等运行性能的影响将越加显著。为获得双馈感应风电机组联网运行特性并校验所建模型的有效性,进行了接于实际电力大系统的风电场短路试验。通过对实测数据的分析辨识出风电机组的动态特性;基于所建模型对短路试验进行了仿真重现。实测结果与仿真结果相吻合,验证了所建模型的有效性。     

基于RTDS与MATLAB的双馈感应风电机组动态特性仿真比较

以MATLAB/Simulink中双馈感应风电机组(DFIG)的平均值模型为依据,首先在RTDS/RSCAD中相应搭建DFIG的平均值模型;然后对MATLAB与RTDS的仿真方法进行比较;最后在单机无穷大系统中分别就初值、风速扰动和故障扰动下的变速风电机组的动态响应特性在MATLAB和RTDS平台上进行比较验证.仿真结果表明,RTDS不仅可准确移植其他平台的风机模型,而且可以在始终保持仿真-实际时间比为1.0的前提下提供更详细的状态量信息.     

双馈型风电机组模型交叉验证分析

仿真模型是进行研究的基础,但建立模型后验证模型的正确性是一项值得深入研究的问题。通过Matlab和PSCAD软件验证所建双馈型风电机组模型,通过仿真分析可知,该验证方法更能证明模型建立的正确性。     

考虑转矩失衡的双馈感应风电机组低电压穿越控制研究

目前双馈感应风电机组(DFIG)主要通过配备主动式Crowbar保护来实现低电压穿越(LVRT),由于电网扰动将打破风电机组原有的转矩平衡条件,由此可能导致风电机组转子加速至超速保护动作值,触发超速保护动作,致使风电机组发生超速脱网,无法实现故障穿越。本文分析了dq坐标系下DFIG的数学模型和功率解耦控制原理,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建的DFIG联网仿真系统,仿真分析了因转矩失衡导致机组超速脱网的LVRT失败过程,表明机电暂态过程对机组LVRT有重要影响。继而提出一种故障期间重启转子变流器、恢复机组功率控制的改进LVRT控制策略,仿真结果表明了改进控制策略的有效性。     

双馈风电机组故障穿越方案研究

针对风电并网规范对风电机组故障穿越要求高的问题,介绍基于串联网侧变流器(SGSC)故障穿越方案的拓扑结构,对双馈风电机组采用SGSC实现低电压穿越的控制原理进行归纳分析,提出一种结合固态断路器(SSCB)和SGSC的新型故障穿越方案,分析新型故障穿越方案存在的问题及处理方法并提出进一步研究的方向。     

基于PSCAD的双馈风电机组暂态等值模型研究

随着接入电网的风电场规模日益增大,电力系统暂态过程研究对风电场准确简洁建模的需求愈发迫切。本文研究了一种基于PSCAD仿真平台的降阶双馈风电机组等值模型。该等值模型保留了原双馈风电机组(DFIG)详细模型中的风力机模型、轴系模型以及发电机模型,同时采用两组独立可控电流源及其对应配套控制策略,替代了由电力电子装置构成、仿真计算资源需求大、精度要求高的背靠背PWM变流器组及配套控制系统。基于PSCAD的仿真分析对所搭建的双馈风电机组等值模型的基础控制特性、暂态响应特性,以及仿真计算效率进行了验证,证明了该模型既可以有效保持双馈风电机组的暂态响应特性,同时又大幅度提高了仿真计算效率。     

双馈风电机组的功率控制技术研究

我国风力发电发展迅速,风电场的装机容量不断增大。由于风力发电机组输出功率具有波动性、间歇性等特点,大规模风电接入对电力系统的安全运行造成严重影响,制约了我国风电事业的持续发展。因此,对风力发电机组的有功功率和无功功率控制技术进行研究,使风力发电机组能够参与系统功率的调整具有重要意义。本文首先建立了变速恒频双馈风力发电机组的数学模型,并对双馈风力发电机组的有功和无功调控能力进行了分析。然后,本文提出了实现双馈风力发电机组的有功和无功控制的方法。最后,本文利用PSCAD/EMTDC仿真平台建立了双馈风力发电机组的仿真模型,并通过仿真验证了本文所提风电机组功率控制方法的可行性。     

双馈风电机组机端电压控制策略研究

为解决风电场并网点(PCC)电压稳定问题,提出以单台双馈风电机组机端电压调节为目标的控制策略,充分发挥双馈风机作为风电场的元素组成部分的调压能力,结合风机实际运行结果作出了分析,并对PI控制器参数改变导致的电压调节的影响作出分析。     

双馈风电机组并网暂态稳定性研究

构建了双馈风电机组的数学模型,着重分析了其在恒功率因数和恒电压控制两种运行方式下的无功电压控制原理,在Matlab/Simulink工具中搭建风电并网系统模型,仿真结果表明恒电压控制方式能使双馈风电机组充分发挥其无功调控潜能,故比恒功率因数运行方式更好地改善风电并网系统的暂态稳定性。     

计及LVRT撬棒电路的双馈感应风电机组动态等值

低电压穿越LVRT(low-voltage ride-through)的同时电机结构发生变化,机组差异使撬棒动作不一致,给传统等值方法带来难度,且效果不佳。考虑到风电场对大电网的影响主要关注其出口动态特性,为改善计及LVRT时风电场的等值效果,从其出口特性着手,忽略内部结构,等效整个风电场。通过Prony算法分析风电场出口电压、电流的振荡模式,定义表征各模式影响程度的能量比,以此为依据提取主要模式等效风电场出口特性,并与依据模式的幅值和衰减因子提取的主要模式对比,前者提取的主要模式更为精确,且减小了对模型阶数的要求。仿真结果表明该算法得到的等值模型在计及LVRT时是合理有效的。     

基于Matlab的双馈感应风电机组故障运行特性分析

随着我国风电大规模发展,装机规模不断扩大,单台风电机组的容量也不断在提高。在目前的兆瓦级的风电电机组中,变频恒速的双馈异步风电机组占有很大的份额,由于双馈式风电机组能够在恒功率因数下有功无功解耦控制,因此双馈式风电机组成为研究的热点。本文从电网的故障角度出发,探讨了双馈感应风电机组的控制策略,在Matlab上搭建了风电机组模型并进行了仿真,分析了在电网故障情况下机组的运行特性。     

变速恒频双馈风电机组暂态仿真模型

以双馈风力发电机(DFIG)为研究对象,分析了DFIG的建模和控制问题.研究了桨距角控制策略和双PWM变换器的矢量控制策略.基于实时数字仿真器(RTDS)平台建立了完备的DFIG暂态仿真模型,对风速变化以及三相短路情况下机组的运行情况进行了细致的仿真研究.仿真结果表明,该模型能够实现发电机输出有功功率、无功功率的解耦控制,直流母线电压及功率因数的调节,并且故障暂态特性与理论分析相符,从而验证了模型的正确性及控制策略的有效性.