应用STATCOM提高风电场低电压穿越能力

研究了用STATCOM来提高恒速异步机风电场的低电压穿越能力.对目前风电场低电压穿越能力较低的原因以及STATCOM应用于风电场的作用机理分别进行了分析.在Matlab/Simulink中建立了含风电场和STATCOM的电力系统仿真模型,通过仿真实验验证了STATCOM在提高风电场低电压穿越能力方面所发挥的重要作用.仿真结果表明:STATCOM可以帮助风电场在电网故障后快速重建电压,抑制发电机转子加速,并且缩短了风电场的故障极限切除时间,确保了风电场连续并网运行以及电网的安全稳定.     

STATCOM与SVC提高大型异步机风电场LVRT能力对比研究

研究了STATCOM与SVC提高大型异步机风电场低电压穿越(LVRT)能力的效果。分析了恒速异步风力发电机LVRT能力低的原因以及STATCOM与SVC提高其LVRT能力的作用机理。在PSCAD/EMTDC中分别搭建了STATCOM、SVC控制模型和含异步机风电场的IEEE14节点电网的仿真模型,通过仿真实验验证了这两种无功补偿装置对于提高异步机风电场LVRT能力的重要作用。仿真实验结果表明:STATCOM与SVC均能够帮助风电场在电网故障后快速重建电压,降低电网同步发电机励磁电压峰值和强励时间,抑制发电机转子加速,使异步风力发电机组穿越低电压故障区域。STATCOM比SVC有更好的补偿稳定性,提高异步机风电场LVRT能力更突出。     

STATCOM对风电场低电压穿越和保护的研究

在Matlab/Simulink中建立了含异步风力机的风电场和STATCOM仿真模型。根据目前风电场接入系统保护配置,针对采用STATCOM后的异步风电场对系统保护配置影响及其存在的问题进行研究。研究表明,加装STATCOM装置可提高风机风电场的低电压穿越能力。提出了合理的改善低电压穿越和继电保护相互配合的措施,尽可能减少风力机脱网,提高电网的安全、稳定性。     

静止同步补偿器增强风电场的低电压穿越能力的应用分析

提出利用静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)快速补偿无功功率以增强双馈式风电机组和直驱式风电机组的低电压穿越能力.首先阐述了风电机组的动态模型,然后给出了STATCOM控制模型,最后将STATCOM装置应用到合风电场的电力系统中,比较加装STATCOM前后母线56和母线12的电压以及风电机组输出功率的变化情况.仿真结果表明,STATCOM能有效地帮助风电机组在电网发生故障后恢复机端电压和故障点电压,并防止风电机组输出功率振荡,使风电场在故障发生后能保持连续运行,增强了风电机组的低电压穿越能力.     

应用STATCOM提高DFIG的低电压穿越域

为衡量风电机组的低电压穿越能力,提出了低电压穿越域的概念,分析了在并网点接入STATCOM对于风电机组低电压穿越的影响。推导出3种不对称故障期间转子感应电动势峰值与转差率的关系,以转子侧最大控制电压为约束得到风电机组低电压穿越域。在PSCAD中建立了含STATCOM的风电仿真模型,并进行了仿真实验。结果表明:STATCOM在电网故障后抬高了机端电压,降低了转子感应电动势峰值,提高了风电机组的低电压穿越域,并发出无功功率支撑电网,确保风电机组并网运行,提高电网的安全稳定性。     

电网电压跌落时双馈风电系统无功支持策略

电网要求风电场/风电机组具有低电压穿越能力,其中包括风电场在电网故障期间应该提供无功支持,但是双馈风机转子侧变流器(RSC)为了实现自我保护会触发Crowbar而被旁路,失去对风机的功率控制。针对这个问题,建立了风机网侧变流器(GSC)的数学模型,分析了STATCOM的基本原理;提出一种无功支持策略,即电网电压跌落期间STATCOM与风机网侧变流器共同向电网提供无功功率,支持电网电压恢复。基于Matlab/Simulink平台进行仿真验证,结果表明,该无功支持策略能有效支持电网电压恢复,提高双馈风电系统的低电压穿越能力。     

应用STATCOM提高风电场的电压稳定性

风能具有随机性和间歇性,大规模风电场接入电网时会对系统的稳定性产生一定的影响。建立了风力发电机组模型,仿真分析了利用STATCOM改善风电场（由变桨距定速异步感应发电机组成）的静态和暂态稳定性。仿真结果表明,STATCOM可以有效地改善风电场的稳定性,在系统故障后提供无功支撑,提高了风电场的低电压穿越能力     

提高双馈感应发电机无功支撑能力的低电压穿越控制策略研究

为提高双馈感应发电机(DFIG)低电压穿越(LVRT)能力的同时满足电网无功支撑需求,对传统矢量控制策略进行改进,设计了无功协调控制模块。重点研究Crowbar切除时DFIG的低电压穿越问题,充分利用此时DFIG无功调控能力,为确保双馈风机在电网故障较严重时仍满足电网无功需求,配置静止同步补偿器(STATCOM)作为额外无功辅助设备。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建1.5MW并网DFIG仿真模型,在电网电压跌落时,对控制策略改进前后运行结果的分析表明,所提控制策略能更好地发挥DFIG无功支撑能力,减少STATCOM利用率,实现风电场的低电压穿越。     

STATCOM在双馈风电场低电压穿越中的应用研究

双馈感应发电机(DFIG)采用转子撬棒(Crowbar)进行低电压穿越保护时,须向电网吸收大量的无功功率,不利于故障过程中电网电压恢复。文中在双馈风电场中加入静止同步补偿器(STATCOM),用以补偿Crowbar动作后DFIG异步运行时对电网的无功需求。通过不同程度电压跌落下风电场动态仿真进行验证,结果表明电网电压跌落严重时STATCOM的无功补偿效果明显,电网故障中DFIG还能向电网提供一定出力,维持电网稳定运行;与只投入Crowbar的情况相比,同时加入STATCOM和Crowbar不会对DFIG各分量产生冲击;电压跌落轻微时DFIG可通过自身的变流器调节实现低电压穿越,投入Crowbar和STATCOM反而会加剧系统的振荡。     

不同风电机组的低电压穿越能力分析

应用Matlab 7.0建立了含不同风电机组的风电场动态模型,用于研究包含恒速异步风力发电机和双馈异步风力发电机的风电场对电网的影响,通过仿真分析电网发生严重三相短路故障后不同风电机组的低电压穿越能力,以及加装静止无功补偿器(SVC)后风电机组的低电压穿越能力.比较风电机组转速、有功功率和无功功率变化情况,得出结论:双馈异步风力发电机变速平稳,低电压穿越能力较强,有利于优化电能质量.当电网发生故障时,针对风电场中的不同风电机组应采用不同的策略来提高风电机组的低电压穿越能力,维持电力系统的稳定运行.     

高温超导限流器对风电场故障穿越能力的影响研究

当电网发生故障时,风电场容易自动解列而导致故障更加严重,因此风电机组应具备一定的故障穿越能力。本文提出将高温超导故障限流器应用于风电场,以提高风电场低电压穿越的能力。通过建立高温超导限流器模型以及含高温超导限流器的风电机组并网模型,然后仿真在不同故障类型和不同拓扑下高温超导限流器对风电场故障穿越能力的影响。研究表明,使用高温超导限流器能够有效提高风电机组在系统发生单相、多相故障下的穿越能力,同时,提高单回线与双回线送出电能的风电场模型故障穿越能力。     

利用串联制动电阻提高风电场低电压穿越能力

风电场低电压穿越能力对电力系统的稳定性有着重要影响。介绍了利用串联制动电阻在电网故障时提升风电机组端电压并吸收过剩有功功率进而提高风电场低电压穿越能力的新方法,提出了基于转速 — 电压动态稳定域的制动电阻投切策略,针对基于恒速风电机组的典型风电场进行了低电压穿越稳定性仿真分析。理论分析和仿真结果表明,串联制动电阻能够可观地提高风电场的低电压穿越能力,其投切策略简单有效。串联制动电阻能减轻低电压穿越对桨距控制等其他措施的依赖,可用于改进现有风电场。     

低电压穿越过程中DFIG型风电场同步稳定及无功电流控制方法

电网故障持续过程中,低电压穿越导则要求风电场输出规定的无功电流以支撑电网电压恢复。目前电网运营商通常规定风电场配置一定容量的静态无功补偿装置(static synchronous compensator,STATCOM)来提供无功支撑,该文对配有STATCOM的风电场进行研究。为满足低压穿越要求,风电机组和STATCOM都需采用基于锁相环的电流矢量控制方法。但是在电网严重故障时,由于锁相环与风电场电流控制之间存在动态交互,风电场输出与电网存在同步失稳的风险。该文以双馈型发电机的(doubly fed induction generator,DFIG)风电场为例,分析了风电场的同步稳定机理和条件,得出实现风电场的同步稳定必须输出一定的有功电流。而STATCOM只能输出无功,因此需DFIG的协助才能实现同步稳定;同时受功率变流器输出能力的限制,DFIG无功输出能力减弱,需STATCOM协助才能满足并网导则的无功需求。基于此,提出一种DFIG和STATCOM的协同电流控制方法,根据电网传输线路阻抗角协调控制风电场输出电流的有功、无功分量,确保风电场同步于电网运行。最后通过仿真验证了理论分析和控制方法的有效性。     

恒速异步发电机型风电场低电压穿越能力仿真研究

本文以一个机端母线设置为PQ节点的恒速异步发电机型风电场接入无穷大系统为例,对风电场接入系统线路发生三相接地短路故障时的风电场低电压穿越(LVRT)能力进行了仿真分析,研究结果显示风电场的LVRT能力主要取决于故障发生后系统维持暂态电压稳定的能力,即取决于故障切除时间ts的大小。当ts小于或等于故障极限切除时间tvc时,风电场则具备一定的LVRT能力;当系统具有较大的tvc值时,可有效提高风电场低电压穿越的持续时间;在ts≤tvc的前提下,故障切除时间越短,风电场并网点电压恢复正常水平的速度越快。当风电机组机端并联电容器组、SVC、STATCOM等无功补偿设备时,均可有效增大系统的tvc值,从而显著提高风电场的LVRT能力;其中STATCOM对风电场LVRT能力的补偿效果最好。     

多级联H桥STATCOM在风电场中的应用

大规模风电场接入电网会对电网稳定性产生巨大影响,风电场出力变化会引起电网电压波动,严重时会导致系统电压崩溃.静止同步补偿器(STATCOM)可提供感性和容性无功功率,对改善风电场电压稳定具有重要作用.采用链式STATCOM作为风电场的无功补偿装置,针对链式结构直流侧电容电压不平衡问题采用了改进的直流侧电压平衡控制方法.最后,通过仿真结果验证了所采用链式STATCOM直流侧电压平衡控制策略正确可行,同时验证了STATCOM对风电场低电压穿越(LVRT)能力的改善.     

基于STATCOM的双馈风力发电机低电压穿越能力分析

为了对风电场低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)动态响应特性及其治理措施进行研究,建立了双馈感应发电机(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)风电场仿真模型,讨论了DFIG网侧和转子侧变流器控制策略,并从风机机端电压、风机直流母线电压等关键方面分析了静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)在风电场低电压穿越防治中的应用有效性。分析结果表明,采用STATCOM可以显著改善风机在低电压情况的响应特性,同时STATCOM可以提供动态无功功率补偿,减轻电网低电压对风机的不利影响,有助于风机提供稳定发电能力,减少风电场停机时间和电网扰动。     

基于PSCAD的风电场低电压穿越无功支撑仿真研究

首先分析风电场低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)能力,然后介绍以双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)为主体的风电场模型以及静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的控制策略。最后将STATCOM和静止无功补偿器(static var compensator,SVC)分别应用到含风电场的无穷大系统中,在电力系统仿真软件PSCAD上搭建模型,并对系统故障状态进行仿真,在此基础上分析STATCOM和SVC的无功补偿特性,并对补偿效果进行比较。仿真结果表明无功补偿装置可以在系统故障后提供无功支撑,提高了风电场的低电压穿越能力,并且STATCOM无功补偿性能较SVC更优。     

风电不同外送输电系统低电压穿越特性研究

随着风电机组安装容量不断增加,风电场在电网故障情况下的暂态运行特性变得尤为重要。本文应用PSCAD软件建立了分别含有直驱永磁风电机组、双馈感应式风电机组的风电场动态模型,并研究了2种模型对电网暂态稳定性的影响。仿真分析了风电场-电网系统的传输线路上分别发生对称故障和不对称故障2种工况时,风电场中2种机组的低电压穿越能力以及在加装无功补偿装置后风电场低电压穿越能力。比较不同风电机组有功功率、无功功率和直流电压的特性,得出以下结论:双馈感应式风电机组虽然可以通过串联制动电阻提高低电压穿越能力,但在故障消除后电网电压的突变对双馈机有一定的影响,其对电网具有很强的依赖性;直驱永磁风电机组由于自身结构的特点,在电网故障时具有较好的运行特性,有利于优化电能质量。针对风电场不同机组采用无功补偿装置来提高故障时电网电压恢复能力,维持系统稳定运行。     

故障条件下的风电场无功协调控制策略

电网故障时风电系统的Crowbar装置能够帮助风电机组实现低电压穿越,然而Crowbar的投入使得双馈风电机组要从电网吸收无功功率,延缓电网电压重建的过程。因此,需要在故障时对风电场进行无功补偿。针对这个问题,提出一种新型无功协调控制策略,在电网电压跌落后,根据并网点电压水平以及Crowbar的动作情况,整定风电场的无功调节需求,通过两层无功分配策略,协调双馈风机和STATCOM对电网进行无功补偿,用以支撑风电场并网点电压。采用这种控制策略,不仅可以提高风电机组的低压穿越能力,也减少了无功补偿装置的投入容量,仿真分析验证了所提策略的可行性和有效性。     

瞬时功率理论在直驱风力发电低电压穿越中的应用

采用瞬时功率理论,对电网电压功率进行了实时精确计算和检测,根据电网电压跌落的深度,决定是否投入STATCOM模式和卸荷电路,并且对其进行实时动态控制。对瞬时功率理论的原理进行了详细的阐述,低电压穿越时功率控制策略和算法进行了分析推导。仿真结果表明,电网电压故障时使直驱风电系统运行在基于瞬时功率理论的STATCOM模式可以有效提高低电压穿越能力。