制动电阻对变速双馈风电机组故障穿越能力的影响研究

为保持系统稳定,必须要求风电机组具有故障穿越能力.双馈风电机组故障穿越能力已成为研究热点.介绍了故障穿越标准,分析了双馈风电机组暂态特性与制动电阻的工作原理,详细分析电网电压跌落情况下,制动电阻接在风电场升压变压器低压侧与接在风电机组机端对双馈风机故障穿越能力影响.试验结果表明:故障期间投入制动电阻,能有效提升双馈风电场故障穿越能力.     

并网型双馈风电机组动态稳定性仿真

介绍了变速恒频双馈风电机组的基本结构，建立了双馈风电机组在d-q坐标系下的动态数学模型。应用Matlab/Simulink搭建了系统仿真模块，并对并网型双馈风电机组的动态稳定性做了仿真试验研究，结果表明：在风电系统中利用变速技术后可以提高风能的利用率，改善电力系统稳定性；变速双馈风电机组具有低电压穿越功能。     

变速双馈风电机组低电压穿越功能仿真

分析了变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,建立了包含变频器的双馈风力发电机组动态数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件搭建了并网型双馈风力发电机组的仿真模块,通过仿真试验分析了外部电网故障下变速恒频双馈风力发电机组的低电压穿越功能,为变速恒频双馈风力发电机组在大型并网风电场中的应用提供了可靠的理论依据     

变速双馈风电机组低电压穿越功能仿真分析

分析了变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,建立了包含变频器的双馈风力发电机组动态数学模型,并利用MATLAB/Simulink软件搭建了并网型双馈风力发电机组的仿真模块,通过仿真试验主要分析了外部电网故障下变速恒频双馈风力发电机组的低电压穿越功能,为今后变速恒频双馈风力发电机组在大型并网风电场中的应用提供了可靠的理论依据.     

双馈风电机组低电压穿越实验平台设计

随着风电机组大规模地接入电网,给电网安全带来了极大挑战.因此,为了保障电网运行安全,新的电网导则要求接入电网的风电机组必须具有低电压穿越(LVRT)能力.在此为了研究和验证实现双馈机组LVRT能力,保证风机不间断并网运行,主要阐述了双馈风电机组LVRT实验平台的设计和工作原理.最后基于设计的实验平台验证了双馈机组利用撬...     

基于实测数据的双馈风电机电暂态仿真模型参数识别方法

双馈风电的机电暂态仿真模型具有比较复杂的结构和较多的控制参数,根据实测数据建立实际机组的模型参数是实际应用的重要前提和基础。根据双馈风电模型的基本结构特点以及不同模型参数对输出特性的影响程度,提出了基于参数影响程度的分类确定方法。首先根据双馈风电的基本原理和模型结构,分析不同部分参数变化对风电机组输出有功、无功特性的影响程度,指出正常控制方式、低电压穿越期间控制方式及参数具有较大影响;之后基于实际数据条件,针对不同参数提出了分别采用厂家获取、典型参数、实测拟合的分类处理方法;最后采用实际双馈风电机组介绍了方法的流程、参数拟合的结果和效果。实践证明该文提出的参数识别方法能够反映实际风电的关键特性,具有较好的实际应用价值。     

双馈变速风电机组频率控制的仿真研究

双馈变速风电机组采用双脉宽调制（PWM）变流器实现电磁与机械的解耦控制,这也使得双馈变速风电机组对系统频率变化的响应降低。文中以双馈变速风电机组模型为基础,根据双馈变速风电机组控制特点和控制过程,在电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory中增加了频率控制环节,在系统频率变化时,双馈变速风电机组通过释放或者吸收转子中的一部分动能,相应增加或者减少有功出力,实现了风电机组的频率控制。仿真结果证明了频率控制环节的有效性和实用性,并证明了通过增加附加频率控制环节,风电场能够在一定程度上参与系统频率调整。     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略

传统的变速双馈风电机组解耦控制策略对于系统频率支撑作用微乎其微。文中在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上,在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加风电机组频率控制单元。控制系统包含频率控制、转速延时恢复、转速保护系统和与常规机组配合等4个功能模块。仿真结果表明,该控制策略不仅对暂态频率偏差具有快速的响应能力,而且能够使转子转速以更快的速度恢复到最佳运行状态,证明了基于变速双馈机组的风电场能够在一定程度上参与系统的频率控制。     

基于双馈风电机组控制参数优化的电网功角振荡控制

随着大量风电并网,双馈感应发电机（DFIG）与同步发电机（SG）间的动态交互,将加剧SG功角振荡。基于特征值分析的控制参数优化,未考虑非线性元件和大扰动场景。该文从抑制功角振荡出发,以SG转速为DFIG电力系统稳定器（PSS）输入信号,建立风电并网电力系统动态模型。在微分方程中引入中间变量,以解耦状态变量轨迹灵敏度。区分状态变量与代数变量对应的雅可比矩阵,推导DFIG并网电力系统轨迹灵敏度的解析表达。设定目标函数为SG功角偏差相对值二次方对时间积分,按时间顺序累加功角对控制参数的轨迹灵敏度,得到目标函数对控制参数的梯度信息。考虑DFIG-PSS可能弱化转子侧变流器（RSC）控制效果,提出基于轨迹灵敏度的RSC和DFIG-PSS参数协调优化方法。给出4机2区域系统仿真结果,验证了所提方法对DFIG并网系统功角振荡的阻尼效果。     

双馈风电机组电网适应性问题及其谐振控制解决方案

随着可再生能源技术及其产业的快速发展,风力发电已成为当今最具发展前景的新型能源生产方式。然而在我国现实电网国情下,风电系统对真实电网环境的适应能力已构成现代风电技术进一步发展中必须认真考虑的重要因素。风电机组应能适应的电网环境主要包括电网电压骤变(骤降或骤升)、电网电压不平衡、电压谐波畸变等。对此,该文以双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)为对象,通过对这些电网故障机理和现有风电控制技术不足的分析,提出采用谐振控制技术的解决方案,着重讨论了谐振控制技术的优势机理、工程实现中的主要考虑及其在增强DFIG电网适应性方面的应用方式。     

基于量测信号扰动的DFIG变流器控制参数辨识方法

双馈感应发电机(DFIG)的变流控制器模型是整个机组模型中的关键部分。变流控制器的参数众多且内外环比例—积分(PI)控制器之间存在级联,常规辨识方法或遇到参数可辨识性问题,或工程实现难度较大。文中提出一种以"分步辨识、交互迭代"为特点,基于二次侧量测信号扰动的控制器参数辨识方法。该方法分别在变流控制器中各PI控制器输入端所用的量测信号上施加扰动,从而突出某个PI控制器在特定量测信号扰动下的作用,并将该PI控制器的可测量控制目标作为观测变量,进而重点辨识其参数。对于存在级联的两个PI控制器,先对后一级PI控制器所用量测信号施加扰动,同时屏蔽前一级PI控制器所用量测信号的变化,从而可实现两个级联PI控制器参数的解耦辨识。该方法可以使变流控制器中每个PI控制器的两个参数在特定的量测信号扰动下被单独辨识,有效保证了参数的可辨识性;而对于全部待辨识参数,可通过多轮交互迭代辨识进一步提高整体辨识精度。     

基于脉宽调制的DFIG并网谐波/间谐波幅频特性分析

双馈感应发电机(DFIG)并网存在谐波/间谐波发射问题。文中采用DFIG理想阻抗模型与脉宽调制(PWM)开关函数,推导了背靠背双PWM变流器系统引起的输出端谐波/间谐波电压解析式。考虑滤波器结构及发电机异步特性的影响,推导了换流器直流电压为输入的DFIG并网谐波/间谐波电流的幅值和频率解析式,揭示了DFIG背靠背换流器调制谐波/间谐波的产生机理。针对实际运行工况,获得了背景谐波条件下DFIG谐波/间谐波的典型发射特性。最后,通过PSCAD仿真及某风电场风机实测数据验证了所推导解析表达式和机理特性分析的准确性。     

基于轨迹灵敏度的同步发电机参数辨识

为提高同步发电机暂态及次暂态参数辨识精度,提出了一种基于轨迹灵敏度的同步发电机参数辨识方法。首先确定了基于轨迹灵敏度的辨识数据区间选取方法,将量测的发电机参数的轨迹灵敏度作为指标,根据该指标的衰减程度,选取暂态及次暂态参数信息含量较大的量测数据作为辨识数据,以提高相应参数的辨识精度;其次采用抗差优化模型作为机组参数辨识优化模型,以提高参数辨识模型的抗干扰能力。算例验证了所提方法的有效性。     

双馈风力发电矢量控制电流环参数特性分析

基于dq坐标系模型的矢量控制是双馈风力发电中应用较广的控制策略,但一般都按照并网前和并网后2种模式进行研究。文中建立了并网前后的双馈电机统一数学模型,并将控制器与双馈电机转子方程统一为一个4阶模型。详细分析了转子电流环控制参数对系统控制性能的影响,提出了控制参数的设计原则和方法,最后通过仿真验证了这种方法的有效性和实用性。     

UPFC提高双馈风电机组稳定性的动态仿真分析

提高风电场的低电压穿越能力LVRT（Low Voltage Ride Through）以及维持并网系统暂态稳定具有重大意义。针对双馈风电机组利用自身背靠背变流器控制电磁转矩和无功功率这一方案的不足以及撬棒保护电路（Crowbar）在故障期间频繁投入与退出可能引起电磁转矩波动的问题。分析了UPFC和双馈风电机组的数学模型与控制策略,在DIgSILENT/PowerFactory中建立了含UPFC的风电并网系统仿真模型,通过研究故障前后风电场PCC节点电压,风电场发出功率状况以及风电机组的转速稳定性,验证了UPFC对风电场电压稳定的支撑作用,并能维持风电并网系统的暂态稳定。     

双馈风电机组MPPT动态功率特性分析

为研究双馈风电机组DFIG最大功率跟踪MPPT动态特性,在Matlab/Simulink仿真平台上建立了功率信号反馈算法的风机MPPT控制模型。以矩形风速为例,理论推导了MPPT静态工作点的过度时间和风机输出能量的计算公式,通过仿真和理论分析了不同转子惯性对风电机组动态功率、转速、叶尖速比、风能利用效率的影响,结合转子动能阐述了双馈风电机组MPPT动态功率特性,指出风机惯性时间常数越大风能利用系数越低。最后比较了几种不同风速下的风机MPPT动态特性,结果表明,随机风的风机转速跟踪能力最差,阵风和渐进风的风机转速跟踪效果较好。     

双馈型风电场详细模型建模方法

提出一种双馈型风电场详细模型的建模方法。所建立的模型可体现风场内每一台风机以及集电系统的电磁暂态过程。该建模方法利用元件连接法(CCM)的思路,首先将风机、集电线路及变压器等视为分立元件,并建立各个元件的详细模型。再根据CCM元件连接规则连接各元件,构成风电场的详细模型。利用该建模方法能够获得系统的非线性微分方程,便于后续利用非线性系统理论进一步对系统展开分析。此外,该模型建立在dq坐标系,稳态时各物理量均为直流,借助线性化工具,可方便地获得风电场在某稳态工作点处的线性化矩阵。通过对比仿真验证了该建模方法的准确性。     

适用于双馈风电系统的九开关型统一电能质量调节器

为减小电压谐波、电压跌落与骤升、电压不平衡等电能质量问题对双馈感应发电机(DFIG)风电系统的影响,在对多种统一电能质量调节器(UPQC)拓扑结构研究对比和九开关变换器建模分析的基础上,提出一种应用于双馈风电系统的九开关型UPQC方案。在对UPQC电压、电流补偿单元运算电路建模的基础上,设计相应的控制策略。按照电网工况,设定谐波电流补偿、轻度电压补偿、重度电压补偿3种工作模式,优化UPQC运行方案。仿真与实验结果表明,九开关型UPQC可以有效治理电压、电流谐波,消除电压偏差与相位跳变,提高DFIG机端电能质量,使机组可以在多种故障电压工况下实现柔性故障穿越。     

一种精确计及双馈风电机组损耗的潮流计算方法

针对目前含双馈风机的风电场潮流计算无法精确计及双馈风机内部损耗的问题,建立了含双PWM变流器影响的双馈风力发电系统模型,通过同时考虑双馈风力发电系统功率的流动关系和双PWM变流器损耗对双馈风力发电系统的输出功率影响,实现了双馈风机内部损耗的精确计算;将发电机定子、转子和虚拟内节点以及变流器节点作为潮流计算中的节点接入电网,进行潮流计算,并将结果与现有不考虑变流器损耗的方法进行对比,研究结果表明低风速时两种模型下的风电机组效率的差异较大;高风速时在潮流计算精度要求不高情况下,可忽略变流器损耗对风力发电系统的影响。     

双馈电机电压跌落电磁转矩特性研究

由于双馈风力发电机在电网发生电压跌落故障时存在很大的冲击电流,由此产生冲击的电磁转矩,对发电机本身及其传动机构产生不利的影响,为此必须对双馈风力发电机在电压跌落时的电磁转矩特性进行研究.在考虑定、转子磁链变化的基础上建立了电压跌落时双馈电机的数学模型,研究在发生电网电压跌落故障时双馈发电机的电磁转矩特性.在理论分析基础上,对在电压跌落时双馈电机的转矩特性进行仿真.电压跌落电磁转矩特性的研究,为电压跌落时双馈电机的保护以及低电压穿越的研究提供理论基础.