永磁直驱风电系统故障穿越技术研究综述

在分析永磁直驱风力发电系统拓扑结构的基础上,针对永磁直驱风电系统故障穿越时遇到的问题,从增加硬件电路和改进控制策略两方面对其实现电压故障穿越的方法进行了总结分析,然后对永磁风电机组的电压穿越技术的发展作了进一步的探讨。     

并网永磁直驱风电机组故障穿越能力仿真研究

随着电力电子器件成本下降,拥有全功率变换器的永磁直驱风机成为各国关注热点。风电场容量不断增大,要求风电机组具有故障穿越能力。本文以直驱同步风电发电机组为研究对象,利用matlab/simulink搭建了直驱同步风电机组的动态数学模型,对直驱同步风电机组故障穿越能力进行仿真研究,试验结果表明：在风电场接入点发生故障时,直驱同步风电机组具有故障穿越功能。尤其在电网发生电压跌落时,直驱风机能为系统提供一定的无功支撑。有效防止系统电压过多降落。提高了系统故障运行的稳定性。     

基于DVR的风电机组低电压穿越仿真研究

文章提出了基于三单相结构动态电压恢复器(DVR)的风力发电低电压穿越(LVRT)方案。当电网电压发生跌落时,通过串联接入DVR来产生补偿电压,从而维持风电机组定子端电压的恒定。该方案是风力发电与电能质量的有效结合,充分利用了DVR在较短的时间内较强的电压补偿能力。仿真结果表明,该方案有效地抑制了转子侧暂态电流的蹿升,并及时将电网电压恢复到额定值,表现出了良好的低电压穿越能力。     

考虑变直流母线电压参考值的直驱风电机组高电压穿越控制策略

针对风电机组高电压脱网问题,提出了一种考虑变直流母线电压参考值与网侧无功优先控制相结合的HVRT控制策略。该策略在电压轻度骤升时,通过优化无功电流给定值,快速向故障电网注入感性无功电流;电压深度骤升时,改变直流母线电压参考值,抑制直流侧电压波动。最后,在Simulink中搭建了1.5 MW直驱永磁风电机组仿真模型,在不同电压骤升幅度下对文章所提控制策略进行验证,结果表明,该控制策略能在不同电压骤升幅度下实现机组的HVRT,且避免Chopper电路的频繁动作,提高了机组稳定运行的能力。     

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。     

大型风电机组低电压穿越技术分析

本文首先介绍了当前风电市场主流的双馈式风力发电系统和直驱式风力发电系统的拓扑结构,并分析了不同的拓扑对电压跌落的不同动态响应;其次,本文分别对双馈式机组和直驱式机组的电机侧和网侧变换器的矢量控制算法进行了分析和总结。同时,分别对这两种机型的卸荷电路做了分析和比较;最后,通过对某1.5MW双馈机组进行低电压穿越的验证,不仅成功完成了符合我国电网要求的低电压穿越测试,更进一步完成了德国标准的零电压穿越测试。     

电网故障下直驱永磁风力发电机组机侧变流器改进控制策略

文章对电网电压跌落时的直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越过程进行深入研究,在电网电压跌落时,通过分析发电机机侧变流器最大风能跟踪控制策略,提出一种补偿q轴电流参考值抑制直流母线电压的新方法,并加入弱磁控制,使发电机输出功率迅速有效降低,进而维持机侧与网侧变流器的功率平衡及母线电压稳定。电网持续故障且超出规定时间时,为风电机组增加了卸荷电路,保证机组安全退出运行。分析结果验证了所提方案的正确性和有效性。     

直驱型风电机组市场近况

本文介绍了直驱型风电机组的两种技术路线,以及该类型机组与双馈型风电机组的优劣势比较,同时,分析了目前直驱型风电机组的市场情况。     

基于前馈电压与Crowbar协调的直驱型风电系统 低电压穿越控制策略研究

摘要： 当电网电压下降或短暂波动时,为了避免风机与电网断开,给电网带来干扰,影响电能质量,要求风电场具备低电压穿越能力。文章对直驱型风电系统低电压穿越技术进行了研究,提出了一种基于电网电压信息前馈与Crowbar电路协调的控制方法。该方法将硬件卸荷的思想和改进的控制策略相结合,两者协调共同维持直流母线电压稳定。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明,该方法在电网电压跌落期间既可提高直流母线电压的稳定性和动态调节能力,又能降低发电机侧输出功率,并且减少了Crowbar电路的作用时间,有效地提高了机组的低电压穿越能力。     

至压两次跌落对双馈型风电机组的影响分析

对于电压跌落,存在电压连续两次跌落的现象。指出了电压会发生两次跌落的现象,分析了双馈型风电机组在电压跌落过程中定子磁链衰减变化现象。结果表明在电压发生第二次跌落时,应考虑定子磁链初始值的问题。通过现场试验结果,验证了未考虑定子磁链初始值,两次电压跌落的间隔时间不同对风电机组的影响。     

双馈感应异步风力发电机组的低电压穿越要求及技术分析

随着风电机组装机容量的持续高速增加,大规模风电场的建设,各个国家(地区)的电网对风电场的要求日趋严格。本文依据国内外的风电场接入电网规则,对风电场接入电网的低电压穿越(Low Voltage Ride Though,LVRT)要求做了详细介绍,并对目前风机主流机型双馈感应异步风力发电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DGIG)的LVRT主要技术进行了综合分析与对比,最后对各技术进行改进并对该问题提出今后的研究方向。     

A Review of Direct Driven PMSG for Wind Energy Systems

This paper presents a comprehensive overview study of the DDPMSG （direct driven permanent magnet synchronous generator） for wind energy generation system. Wind turbine controls are provided. The PMSG （permanent magnet synchronous generator） is introduced as construction and model. Configurations of different power converters are presented for use with DDPMSG in wind systems at variable speed operation and maximum power capture. Control techniques for the system are discussed for both machine-side and grid-side in details. Grid integration is provided with focus on how to insure power quality of the system and the performance at disturbances.     

5 MW双馈风电机组低电压穿越的仿真分析

针对海上风力发电机组安全可靠运行要求的发展趋势,本文在阐述双馈风电机组控制原理的基础上,建立了双馈发电机及其变流器的控制模型。其次,在分析电力系统对并网风电机组低电压穿越原理基础上,比较分析了双馈风电机组低电压穿越的各种控制技术方案。最后,结合海上用5.0 MW双馈风力发电机组电气参数,对2种典型低电压穿越的转子电路保护措施进行了仿真比较。分析结果表明,采用二极管整流桥加IGBT和保护电阻构成斩波器的措施具有较好的暂态控制效果。     

不平衡电压下双馈变速风电机组的控制策略

提出了不平衡电网电压下双馈发电机的控制策略,并建立了双馈发电机在正、反旋转坐标系下的数学模型。在此基础上推导和分析了电网电压不平衡条件下双馈发电机输出的瞬时有功、无功功率的组成。提出了4种可供选择的不平衡电压控制方案,并给出了不同控制目标下转子的正、负序电流目标值的计算原则。通过MATLAB/SIMULINK仿真验证了控制方案的有效性。     

基于Crowbar保护的双馈感应发电机组的低电压穿越研究

分析了双馈感应发电机组在电网电压跌落时Crowbar阻值变化对电网的影响。根据双馈感应发电机(Doubly-FedInduction Generator,DFIG)的数学模型,推导出在发电机机端发生对称故障时,定子、转子电流的表达式,通过故障期间的最大转子电流,给出Crowbar阻值估算值。在EPSCAD/EMTDC软件中仿真分析不同的Crowbar阻值对系统的影响,验证公式推导的正确性,并通过仿真试验确定合理的Crowbar切除出时间。     

稳定风电输出功率的控制策略研究

为稳定风电系统输出功率,提出一种在变流器的直流侧加入超级电容器(EDLC)储能的新拓扑结构,通过分析全功率双脉宽调制交-直-交变流器的控制策略,基于永磁直驱风电机组与电网连接的拓扑结构,提出超级电容器储能系统稳定风电系统输出功率的控制策略和输出功率的解耦控制方法,分析了风电系统输出功率初始值和超级电容器容量对输出功率稳定性的影响,并针对典型风速变化给出了输出功率初始值与超级电容器容量的整定范围。