基于RTDS的双馈式风电机组低电压穿越策略

在研究2 MW双馈式风力发电系统稳态和暂态数学模型、控制策略、低电压穿越Crowbar电路参数优选等理论的基础上,利用RTDS平台建立双馈式风力发电低电压穿越系统完备模型,定量模拟电网电压跌落,发现传统的Crowbar保护方案仍有一定改进空间,提出改变Crowbar电路投切时刻提升系统LVRT能力策略,从多角度验证深度电压故障跌落时双馈电机低电压穿越性能。研究结果表明,在严重的电网电压跌落情况下,所采用的研究方案可在保证双馈风力发电机组变换器装置自身安全的基础上,实现机组的不脱网运行,满足国网的风电低电压穿越运行要求。     

一种新的双馈风力发电机的低电压穿越方案研究

结合励磁控制策略和硬件装置,提出一种新的双馈风力发电机低电压穿越运行方案。首先,通过分析双馈风力发电机系统模型的无源性,引入并改进无源性控制策略,提高转子电流的控制性能以应对电网电压小值跌落故障;然后在双馈风力发电机定子侧串入多抽头变压器,根据电网电压跌落程度检测,设计多路选择开关,保证发电机机侧电压始终维持在小值跌落范围内,从而提高双馈风力发电机的低电压穿越的能力。仿真结果表明:该方案既能改善电网电压小值跌落时对转子过电流控制性能,也能应对电网电压出现较严重的跌落情况。     

基于Crowbar与动态电压恢复器提高风力机低电压穿越

针对双馈式风电机组,文章提出了Crowbar与动态电压恢复器组合电路实现DFIG低电压穿越。在电网故障时,通过采用DVR的完全补偿法控制策略来补偿电网故障电压,从而使风电机组定子端电压保持恒定;并且Crowbar在电网故障比较严重时投入与DVR同时作用,Crowbar以限制双馈电机转子侧的过电流。最后在PSCAD/EMTDC中构建仿真模型,仿真结果表明,在电网故障时,投入DVR与Crowbar电路,可将电网电压恢复到额定值,并及时有效地抑制了转子侧的过电流,进而提高了风电机组的低电压穿越能力。     

基于转子串联动态电阻的自适应双馈风电机组低电压穿越方案

针对基于转子串联电阻实现双馈风电机组低电压穿越的保护方式,在阻值选择时转子电流的限制效果与故障期间功率可控性之间存在矛盾的问题,通过对转子串电阻保护的理论分析,提出一种结合故障期间自适应选择转子串联电阻阻值和切换转子变换器控制模式的低电压穿越方案,能够实现根据电压跌落深度选择串联阻值且于不同故障区间内自适应切换阻值的串联动态电阻,使整个故障过程中风机处于受控状态,故障穿越更平稳,具有更好的暂态特性。PSCAD仿真结果表明,该方案具有较好的性能。     

变阻值Crowbar电路及其在提高双馈式风电机组低电压穿越能力中的应用

双馈风力发电机的低电压穿越能力较差,Crowbar技术是提高双馈风力发电机低电压穿越能力的有效手段。分析了DFIG机端短路时Crowbar阻值对转子电流和暂态过程的影响,指出传统Crowbar电路采用固定的阻值,无法兼顾低电压穿越过程中各阶段对该阻值的不同要求。为此提出了一种变阻值Crowbar的电路,采用这种电路只要控制脉宽就可以改变Crowbar电路的等效电阻,在电网发生地电压故障后,可以根据保护过程不同阶段的特点及时调整Crowbar电路电阻,提高双馈风力发电机的低电压穿越能力。为了验证调整效果对新设计的Crowbar电路的调整效果进行了仿真。仿真结果表明,变阻值Crowbar能够通过控制脉宽实现对Crowbar等效电阻的有效控制。     

改善基于双馈感应发电机并网风电场的低电压穿越能力研究

为保持系统稳定,必须要求大规模并网风电场具有低电压穿越能力。双馈感应发电机（DFIG）低电压穿越功能已成为研究热点。介绍了串联制动电阻装置对双馈感应发电机暂稳特性贡献的机理。详细分析了在电网故障情况下,制动电阻装置对双馈风电场低电压穿越能力的贡献,分别就制动电阻接在风电场升压变处与接在双馈感应发电机机端对低电压穿越的改善效果进行分析。试验结果表明：故障期间投入适当大小制动电阻,能较好地提高双馈风电场低电压穿越功能;将制动电阻放置在风电场升压变处贡献效果优于将制动电阻装置放置在双馈感应发电机机端处。     

电网电压连锁故障下双馈式风力发电机鲁棒增强控制策略

针对双馈式风力发电机的传统控制策略存在鲁棒性能较差,过渡过程持续时间较长,母线电压过调制等问题,提出一种改进的电压连锁故障穿越控制方案。通过对转子侧变流器采用鲁棒控制策略,网侧变流器采用改进无功电流控制策略,可同时改善双馈式风力发电机的低电压穿越(LVRT)和高电压穿越(HVRT)能力。同时以双馈式风力发电机的定子动态磁链为分析基础,推导其在电压骤降和骤升故障期间的过渡过程特性。仿真表明:所提出的双馈式风力发电机的鲁棒增强控制策略,可有效提高风力机在电网电压连锁故障情况下的穿越性能。     

电网对称短路故障时1.5MW双馈风电变流器的低电压穿越技术

近年来,风力发电发展迅速,低电压穿越成为风电电网适应性问题中最重要的一个。文章针对1.5MW双馈风电变流器,提出一种对称故障时的低电压穿越控制方法,利用转子侧crowbar和直流链chopper的配合,成功地实现了低电压穿越,取得了较好的效果。     

基于智能卸荷电路的双馈风电机组故障穿越控制

双馈风电机组并网比例不断提高,加剧了电网遭遇外部故障导致规模化脱网问题。文章介绍了现有风机故障穿越控制方案的原理,考虑到频繁投切直流卸荷电路电阻易引起电压波形畸变、超级电容器控制方案成本过高等问题,提出了基于智能卸荷电路的双馈风电机组故障穿越控制方案。该方案将卸荷电阻通过DC/DC变换器与直流母线相连,在控制电路中引入有功功率-直流母线电压的下垂控制环节,实现故障期间电路电阻吸收功率的动态调节,同时设置高、低电压穿越两种模式,根据并网点电压变化情况自主启动。最后,在Matlab/Simulink中对智能卸荷电路控制策略进行验证。仿真结果表明,基于智能卸荷电路的风电机组故障穿越控制策略在直流母线电压抑制、电压恢复所需时间、转子电流畸变程度和方案经济成本等方面具有优势。     

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。     

双馈异步风机非线性低电压穿越控制策略研究北大核心CSCD

针对双馈风力发电机组对低电压穿越能力要求较高的问题,提出一种新型的内电势串级比例积分控制策略。控制器包括电压和功率两个串级控制回路,通过调节内电势dq轴分量,实现双馈风机有功、电压控制,进而完成对有功功率和无功功率的解耦。为提高双馈风机故障穿越能力,引入变增益功角补偿模块,实现故障过程中对功角的完全控制。仿真对比结果验证了该控制策略降低故障中双馈风机端电压跌落程度的有效性。     

基于转子储能的全功率变速水电机组低电压穿越控制策略研究

全功率变速水力发电机组是水力发电机组变速运行主要方式之一,能更快速度响应电网功率变化需求,对间歇性与随机性强的新能源消纳具有重要意义,其机组的低电压穿越能力是保障机组稳定并网运行的关键。提出了一种基于机组转子储能的低电压穿越控制策略,充分利用水力发电机组转子储能能力强和机组输入功率可以调节的特点,采用转子储能和调速器调节吸收控制电网电压跌落期间的机组不平衡能量,并根据电网电压跌落幅值通过网侧变流器向电网提供无功电流支撑。建立了系统各部件的数学模型,通过仿真比对了提出的控制策略与传统的策略,仿真结果表明提出的控制策略能有效抑制直流母线过电压,并向电网提供无功电流支撑,提高了全功率变速水力发电机组的低电压穿越能力。     

基于电磁暂态控制算法的双馈风电机组低电压穿越控制策略

在对电网故障时双馈电机电磁暂态过程进行深入分析的基础上,针对故障状态下转子端过电压主要由定子磁链直流分量及负序分量引起这一结论,提出一种有效的LVRT控制策略。该策略以降低转子端电压,尤其故障初期转子端电压为首要目标。在双馈电机转子侧适时准确地注入暂态补偿量,并对补偿量相位角进行优化控制。从而最大限度减小暂态转子电压冲击,提高双馈电机的暂态可控性,拓展可穿越的电压故障范围,进而改善双馈风电机组的LVRT性能。11 k W模拟机组的实验验证该文的分析和设计。     

一种改进的双馈感应发电机低电压穿越控制策略

为提高双馈感应发电机的低电压穿越能力,对转子侧换流器考虑了电网故障时定子磁链变化对有功、无功解耦的影响,并将反映电流耦合及定子磁链变化的附加量作为前馈分量加入电流指令值,对传统矢量控制策略进行了改进。对网侧换流器,提出一种考虑直流环节两侧功率不平衡及电网电压突变的改进控制策略。仿真验证了改进方案对转子过电压、过电流及直流母线电压波动均有很好的抑制作用,有效提高了双馈机的低电压穿越能力。     

考虑LVRT的双馈风电机组对电网频率的影响分析

为研究具备低电压穿越(LVRT)性能的双馈感应风力发电机(DFIG)对系统频率稳定性的影响,首先利用转子运动方程和等效导纳模型对故障穿越期间和故障恢复期间系统频率与风机馈入系统的有功功率之间的关系进行理论推导,建立含双馈风电机组的电网频率响应解析模型,在此基础上分析了低电压穿越特性对系统频率稳定性的影响;然后基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了含风机的单机无穷大系统模型,仿真验证了电网频率响应解析模型的合理性并提出优化控制方案。结果表明,优化LVRT相关参数后,可有效改善电网频率稳定性。     

计及无功补偿的双馈风机低电压穿越技术

为抑制风力发电的间歇性及波动性,需对风电并网系统低电压穿越技术的研究分析。另外,风电并网系统的无功调节性能也是研究的重点及热点。因此,提出一种计及无功补偿的双馈风机低电压穿越控制策略。首先针对传统撬棒的不足,提出了双模式切换的改进撬棒结构,可以减小撬棒投入期间从电网吸收的无功功率,同时更好地抑制转子过电流;其次针对低电压穿越的过程中无功补偿问题,提出了基于STATCOM的动态无功补偿,结合风机自身无功调节能力与改进Crowbar保护电路投切协同控制,促进双馈风电系统LVRT期间风电并网点电压的快速恢复和抑制转子侧过电流,改善双馈风机的低电压穿越性能。通过PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果证明了所提策略的有效性。     

含超级电容器储能的永磁直驱风电系统低电压运行与控制

为实现电网不平衡条件下直驱风电系统低电压穿越,通过研究含超级电容器储能单元的系统运行特性,建立超级电容器储能单元小信号模型,实现精准的充放电控制,确保系统安全稳定运行。提出风电系统中储能容量的确定方法,研究适合于该系统的低电压运行的控制策略,包括限制机侧变流器有功输出以及调整网侧变流器有功无功分配,为电网提供无功支撑。提出新的频率自适应正序电压分量检测法,为变流器运行提供精准快速的响应信号,提高系统鲁棒性。通过仿真验证含超级电容器储能的直驱风机系统及其控制策略的可行性。     

基于主动阻尼器的双馈式风力发电机组故障穿越控制策略

针对双馈式风力发电机组的故障穿越控制策略问题,分析电网对称故障时其转子电压和电流的瞬态特性,找出引起转子过电压和过电流的原因。在不增加励磁系统硬件的条件下,通过改进控制方法在转子中形成一个主动阻尼电阻,有效地限制由定子磁链直流分量引起的转子过电流。以2MW双馈式风力发电机组为例,对所提出的故障穿越控制策略进行仿真研究。仿真结果说明所提出的故障穿越控制策略的可行性和有效性,可提高双馈式风力发电机机组的故障穿越能力。     

基于混合储能的双馈风机的电网支撑能力提升策略北大核心CSCD

电网电压跌落时风电机组须具备低电压穿越能力,但是低电压穿越会造成系统频率不稳定。当传统储能结合双馈风机为系统提供惯量支撑和参与系统的一次调频时,仅以频率作为参考量,因此低电压穿越会加剧直流母线电压升高。文章提出了基于混合储能的双馈风机电网支撑能力提升策略。在直流母线处,加入超级电容与蓄电池组成的混合储能模块,在系统功率波动时,混合储能模块为系统提供惯性支撑和参与系统的一次调频;在电压跌落时,混合储能模块吸收直流母线上多余的能量,维持直流母线电压稳定。文章通过仿真试验验证了所提方法的有效性。     

双馈电机变速恒频风力发电运行方式研究

分析了双馈电机的运行特性和能量转换特性，以及它在可再生能源发电领域的良好应用前景；在双馈电机和循环变流器数学模型分析的基础上研究了变速恒频(VSCF)运行的矢量控制和磁场定向控制策略，并给出了矢量控制模型，证明了可以通过控制转子电流，实现系统的变速恒频运行和系统输出有功功率、无功功率的独立解藕控制。