电网故障时双馈风电机组定子电压特性及影响分析

随着以双馈风力发电机为主的风力发电的大规模并网,电网故障期间并网双馈风电机组对电网的影响不断显现,使电网安全稳定运行面临着严峻挑战。为了有效评估双馈风电机组的暂态过程及其对电网的影响,需要掌握电网故障期间双馈发电机机端电压的大小及变化规律。基于双馈发电机的暂态过程,推导了稳态运行以及外部电网三相短路下双馈发电机定子电压的表达式。在此基础上,对双馈发电机定子电压的暂态特性进行了研究,明确了定子电压的影响因素,分析了电网故障时双馈风电机组对电网暂态电压分布的影响。最后通过仿真进一步分析了定子电压的变化规律并验证了推导的正确性。     

电网电压不对称跌落下双馈风电机组转子电压分析

在实现低电压穿越的过程中,双馈感应发电机(DFIG)定子始终与电网相连,电机在电网电压跌落和恢复作用下的磁链动态响应会引起转子过电压,威胁转子变流器的安全,导致低电压穿越失败。文中基于DFIG动态模型,针对电网电压三相不对称跌落,提出了根据正序和负序电网电压分别求解电机定子磁链和转子电压动态响应的方法,采用电机定子磁链和转子电压矢量轨迹图直观地描述了电机动态响应过程,并给出了转子电压在不对称跌落期间的稳态值、不同跌落和恢复时刻下的最大值和最小值。相应的DFIG仿真结果验证了所述理论分析的正确性。最后,提出了一种转子有源Crowbar电阻的设计方法。     

双馈感应风电机组在电网频率变化时的响应特性分析

针对风电机组双馈感应发电机在电网频率变化时给电网频率调节带来的问题,阐述了DFIG风电机组单机联网运行仿真模型和系统参数,通过仿真算例分析了双馈感应风力发电机组在电网频率突变时的频率响应特性。仿真结果表明,电网频率突变后,双馈感应风电机组的动态调节过程持续时间快于火电机组3倍;在桨距角不变、动态过程中,双馈感应风电机组能够对电网频率突变进行响应,而稳态时不能对电网频率变化进行响应。     

基于EMTP-RV电网电压对称跌落对双馈风电机组影响分析

为了研究电网三相电压对称跌落对双馈风电机组运行特性影响,从磁链守恒定律出发,定性分析了电网电压对称跌落时双馈风电机组定、转子输出的有功功率和无功功率、电磁转矩、机械转矩、转速以及直流电容电压等电磁分量的变化情况。并采用了定子电压定向矢量控制技术,在EMTP鄄RV中搭建了双馈风力发电机组的并网模型,仿真分析了电网电压发生40%～1s对称跌落条件下双馈风电机组的各个电磁量的变化情况,结果验证了理论推导的准确性。     

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。     

电网电压跌落下双馈感应风电机组控制性能测试方案

基于电网电压跌落和恢复下的双馈感应发电机电磁暂态响应分析,提出了定子非同步并网模拟电网电压跌落和恢复的测试方案。通过控制转子励磁电流,使定子与电网电压在非等幅值情况下并网。电机暂态直流磁链、定转子电流以及中间直流电压的响应分析表明,测试方案能够模拟电网电压跌落和恢复过程中双馈感应发电机的暂态响应,实现电机侧变流器控制性能的测试。仿真和实验结果验证了测试方案的可行性。     

基于分岔理论的含双馈风电机组的电力系统电压稳定性分析

为了研究含双馈风力发电机组的电力系统电压失稳的机理,本文以3节点电力系统为例,建立了含双馈风电机组电力系统的简化数学模型,采用局部参数延拓法追踪系统的平衡解流形,在此基础上基于分岔理论并结合时域仿真分析了系统电压失稳乃至崩溃的发生发展过程,揭示了系统随参数变化而引起的电压稳定性和解的结构变化的非线性动力学本质,确定了在几种不同风速情况下系统的分岔点和电压崩溃临界点,并且分析了风速变化对系统电压崩溃临界点的影响。分析结果表明,该系统中存在着Hopf分岔、同宿分岔、普通静分岔和鞍结分岔现象;这些分岔现象是导致系统电压失稳及崩溃的动力学本质;并且风速的变化会对系统的电压稳定裕度产生影响。     

基于储能型DVR的双馈风电机组电压穿越协调控制

针对双馈感应发电机(DFIG),提出了一种基于超级电容器(SC)储能的动态电压调节器(DVR)实现电压穿越的协调控制策略.在电网电压故障时,基于SC的DVR对DFIG端口电压进行完全补偿,使得DFIG端口电压始终维持在正常水平;并通过DFIG和基于SC的DVR协调控制,减少DFIG在故障期间输出的有功功率,从而减少故障期间所需的DVR功率和容量.在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型,分别进行了对称和不对称故障下的零电压穿越、低电压穿越和高电压穿越仿真.仿真结果证明了所提出的协调控制策略的有效性.     

基于DVR的双馈风电机组不对称电压故障穿越

基于动态电压恢复器DVR(Dynamic Voltage Restorer)能够在短时间内恢复电压的特点,研究了DVR协助双馈风电机组穿越不对称电压故障的能力。针对双馈风电机组,选择了合适的DVR拓扑结构及其补偿策略,分析了基于比例-谐振PR(Proportional-Resonant)控制器的DVR控制方法,并提出采用单环电压反馈控制的策略。利用PSCAD/EMTDC搭建的详细仿真平台,展示了在DVR的保护下双馈风电机组成功穿越不对称电压故障的能力及其改善的瞬态性能。     

风电场接入系统静态电压稳定研究

大型风电场并网运行将会影响电力系统的电压稳定性。分别就两种主流风机（即普通异步发电机和双馈感应电机）风电场接入系统的静态电压稳定问题进行了研究。首先简要介绍了文中分析静态电压稳定问题的方法,即连续潮流法。然后分别建立了两种主流风机的稳态数学模型,分析了两种风电场静态电压稳定的特点。最后通过算例仿真,分析了影响风电场静态电压稳定的主要因素,比较了不同风机类型对风电场静态电压稳定的影响。     

电网电压骤升故障下双馈风力发电机变阻尼控制策略

双馈风力发电机在电网电压跌落情况下的不间断运行已成为当前研究热点,而电网电压骤升对双馈风力发电系统的运行也构成了威胁。为研究双馈风力发电机的高电压穿越特性及其控制策略,分析了电网电压骤升激起的双馈感应发电机的电磁过渡过程。针对不同转速和电网电压骤升幅度对系统的影响,提出一种基于变阻尼的转子励磁控制策略,减小了故障情况下...     

电网谐波条件下双馈感应风电系统改进控制

为提高电网谐波条件下双馈感应发电机DFIG(doubly-fed induction generator)的安全稳定运行性能及系统并网电能质量,利用基于串联网侧变换器的双馈风电系统具有定子机端电压灵活可控的特性,在对含有5、7次谐波电网电压条件下该系统运行行为分析的基础上提出了电网谐波条件下适用于该系统的改进控制策略;在实现发电机电流无畸变,且其输出功率、电磁转矩无波动的同时,亦可实现系统输出功率无6倍频波动或输出电流无畸变2种可选的运行功能;最后,对1台2 MW基于串联网侧变换器的DFIG系统在电网谐波条件下的仿真分析,验证了所提改进控制策略的有效性。     

双馈风力发电机励磁系统的研究与设计

在分析现有变速恒频双馈风力发电励磁控制系统的基础上,提出了一种基于单神经元自适应PID算法的双馈励磁控制方案,可根据风速的变化调节双馈发电机的励磁,使发电机输出恒定.在额定风速以下,获得最大风能利用系数;在额定风速以上,保证发电机输出功率恒定.该控制方案简化了系统硬件结构,提高了系统稳定性和抗干扰能力,并具有扩展性强的特点.     

双馈感应风力发电机功率控制器的建模与仿真

基于双馈感应发电机（DFIG）3阶机电模型研究了功率解耦控制,以3个方程的形式完整地设计了功率控制器,在保证有功、无功控制效果的前提下大大简化了控制器结构,使其易于在各种编程环境下实现,便于在国内大型电力系统分析软件中进行DFIG模型的开发。在MATLAB环境下实现了DFIG及其控制器的完整模型,并与MATLAB／Simulink自有模型进行仿真对比,验证了其正确性和可行性。最后验证了所提出的模型在系统级仿真分析中的实用性。     

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。     

电网电压不平衡下采用串联网侧变换器的双馈感应风电系统改进控制

为进一步提高电网电压不平衡下采用串联网侧变换器的双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)风电系统的运行性能,研究了适用于该系统的改进运行控制策略。提出电网电压不平衡下采用串联网侧变换器的DFIG系统的3种可选运行方案,以此为基础提出串联网侧变换器与并联网侧变换器的协调控制策略,并建立了在双同步dq旋转坐标轴系下两者的控制模型。所提系统协调控制方案无需改变电网电压不平衡下转子侧变换器的控制策略,在实现发电机输出功率无二倍频波动、电磁转矩无二倍频波动以及定、转子三相电流平衡的同时,可实现电网电压不平衡下整个系统或总输出有功功率无二倍频波动(同时可实现直流链电压无二倍频波动)或总输出无功功率无二倍频波动或整个系统无负序电流注入电网的不同运行功能,进一步增强了不平衡电压下DFIG风电系统的运行能力。对一台采用串联网侧变换器的DFIG风电模拟系统在不平衡电压条件下的运行进行了相关实验,实验结果验证了该文所提改进控制策略的可行性。     

不平衡电网电压下基于串联网侧变换器的DFIG控制策略

电网电压不平衡会导致双馈感应发电机组(DFIG)定、转子电流出现较大不平衡,使发电机功率和电磁转矩发生振荡,从而恶化机组运行状况.分析了串联网侧变换器抑制不平衡电网电压对DFIG系统影响的机理,利用并联网侧变换器的控制及静止坐标系下的比例谐振控制器,提出了基于串联网侧变换器的DFIG在不平衡电网电压条件下的控制策略;在实现DFIG电磁转矩、直流母线电压及系统总输出有功功率无2倍频波动的同时,使DFIG定、转子三相电流平衡.所述方法具有不改变转子侧变换器的控制策略、无需求解复杂高阶矩阵的特点.对一台基于串联网侧变换器的2 MW DFIG系统进行了仿真,验证了所提出控制策略的正确性和有效性.     

含双馈风电机的电力系统电压稳定性分岔分析

风电并网改变系统潮流,为研究风电并网对电压稳定的影响,建立含双馈异步发电机组（DFIG）风电系统的动态模型,提出一种新的处理DFIG转子控制电压值的方法.该电压控制方法将DFIG稳态转子控制电压值作为动态DFIG模型的转子控制电压值,随着系统运行状态变化而改变控制电压值.应用延拓法追踪动态负荷参数变化时系统的平衡解流形,并采用分岔理论分析动态负荷参数变化对风电系统电压稳定的影响.仿真结果表明,不同的风力机模型会使电压稳定性分析结果产生差异,且上述新的DFIG转子控制电压方法更加精确、可行.