电网故障下双馈风力发电机暂态电流分析

通过分析双馈风力发电机的暂态电气关系,推导转子暂态电流的时域表达式;并通过对比不同跌落系数下的暂态电流,分析了转子暂态电流的变化规律;并对电网三相短路故障下双馈风力发电机的暂态响应进行仿真,验证了暂态电流表达式的正确性。     

双馈风力发电机三相短路电流分析

为了研究双馈风力发电机组的低电压穿越控制问题,分析了双馈风力发电机定子端三相短路时短路电流的产生机理,给出了双馈风力发电机在空载同步转速条件下的定转子短路电流的近似解析表达式.在此基础上,根据双馈风力发电机内部的电磁关系,分析了发电机故障前不同转速、输出有功功率及无功功率等运行状态对双馈发电机短路电流的影响.在理论分析的基础上,建立了3 MW双馈风力发电机的模型,对发电机定子端三相短路故障状态进行了仿真研究.仿真结果表明:通过定转子短路电流的近似解析表达式和发电机故障前的初始状态可以有效对双馈发电机短路电流进行定性分析,为进一步研究双馈风力发电机的低电压穿越能力提供了理论依据.     

机端三相短路故障时双馈感应发电机暂态分析

利用空间矢量作为数学工具对双馈发电机机端短路故障的暂态过程进行了解析分析.根据发电机电磁基本关系,推导出故障电流,电磁转矩以及磁链暂态分量衰减时间常数的近似计算公式.     

双馈感应风力发电机三相短路电流分析与仿真研究

基于DFIG精确暂态数学模型,深入研究了机端三相短路所激起的双馈电机电磁过渡过程产生的机理及定、转子电流中各频率成分之间的依存关系,并详细推导了三相短路电流的解析表达式, 在此基础上,深入分析了定子和转子绕组阻值对短路电流幅值的影响规律,得到抑制短路电流最佳阻值,实际仿真验证了分析结论的有效性。此研究对于深入探索风机crowbar保护的电阻值整定及短路电流抑制措施都有十分重要的意义。     

电网故障下双馈风电机组暂态电流评估及分析

为了便于分析并网双馈风力发电机组低电压穿越(LVRT)运行的承受能力,有必要对电网故障下双馈风电机组的暂态电流进行评估.本文利用双馈发电机定、转子磁链的暂态变化机理,推导并提出了双馈风电机组在机端短路故障和电网电压不同跌落程度时的定、转子暂态电流评估的解析表达式,并通过考虑风力机传动链柔性的机组暂态仿真结果验证了推导表达式的正确性.在此基础上,应用推导的表达式对双馈风电机组在不同初始输出有功功率、无功功率以及电网电压不同跌落程度时的定、转子暂态电流最大值进行了计算,并得到了不同运行工况对机组暂态性能的影响规律.     

双馈风力发电机机端三相短路电流分析

为研究双馈风力发电机的低电压穿越问题以及风电场的继电保护问题,分析了双馈风力发电机在空载同步转速下机端发生三相短路时定、转子短路电流的近似表达式.在此基础上,从双馈风力发电机内部的电磁关系出发,分析了电压跌落程度、无功功率、转速等运行状态对双馈发电机短路电流的影响,并以0.85 MW双馈风力发电机直接接入电网为例进行仿真研究,其结果验证了双馈机机端发生三相短路时定、转子电流的暂态特性,由此也为研究双馈机低电压穿越能力及风电场继电保护问题提供了理论依据.     

双馈感应风力发电机低电压穿越综合分析

在过去10年中发电和电网的稳定性已成为关键问题。大容量风力发电并入电网的快速发展引起了对电力系统动态行为的高度关切和对风能合理利用所需电网规范的迫切需求。在电网故障时双馈风力发电机的低电压穿越能力是其中一个核心问题。该文全面研究与电网连接的双馈风力发电机的低电压穿越问题,通过仿真对低电压穿越原则和并网风力发电机的控制进行详细的理论研究,介绍在电网故障期间风力发电机的瞬态特性和复杂的动态行为,并对并网操作中最具挑战性的问题进行调研。     

双馈感应风力发电机故障穿越特性及其控制

风电场低电压穿越能力对接入系统的暂态稳定性有着重要影响。分析双馈感应风力发电机的励磁控制原理,在此基础上研究风电机组基于电流解耦的矢量控制策略以及故障期间转子侧变流器Crowbar(撬棒)滞环保护方案和网侧变流器的电压支撑技术。运用PSCAD/EMTDC仿真工具研究常规同步发电机和双馈风力发电机2种类型机组在短时间和长时间短路故障时的暂态响应特性,并探讨变流器参数对风电机组性能的影响。结果表明:变流器紧急应对措施可以使风机迅速恢复控制能力,从而通过灵活地调节其转子磁链矢量的幅值和相角使电压快速重建;此外,选择合适的直流侧电容容量将增强不对称故障情况下网侧变流器抵抗负序电流的能力。     

电网短路时双馈感应发电机转子电流的分析与计算

双馈风电机组对机端电压跌落比较敏感,随着风电装机容量的不断增加,电网故障时双馈风电机组转子电流的准确分析与评估变得十分重要,关系着双馈风电机组低电压穿越的实现以及故障电气量的分析与计算。从电网短路时双馈感应发电机的暂态过程出发,分析了双馈感应发电机定子动态过程以及变流器调控对转子电流的影响,采用空间矢量法和坐标变换方法推导了电网对称短路和不对称短路时转子电流的表达式,通过时域仿真和算例结果验证了表达式的正确性。所提出的表达式利用机端电压以及变流器控制参数即可计算得到电网短路时任意时刻的转子电流,具有清晰的物理意义以及较好的实用性。     

电网电压不对称跌落时双馈电机的暂态分析与控制

分析了电网电压不对称跌落时双馈电机的暂态性能,推导了电网故障时双馈电机的定子磁链和转子电压表达式,研究了一种双馈风力发电系统的磁链跟踪控制策略。电网故障期间定子磁链包括正负序分量和直流暂态分量,转子绕组会产生很大的电动势导致转子过流,若没有适当的保护措施,会损坏转子绕组和转子侧变换器,导致低电压穿越失败。当电网电压不对称跌落时,通过转子侧变换器的励磁控制,使转子磁链能够追踪定子磁链的变化,有效地抑制了转子电流。和其他方法相比,磁链追踪控制算法简单有效、追踪系数可控、电磁转矩振动小,是一种较为理想的低电压穿越控制方法。仿真结果验证了此控制策略的正确性与有效性。     

双馈感应发电机暂态特性分析及Crowbar阻值优化

双馈感应发电机(DFIG)的暂态过程是研究其低电压穿越(LVRT)的基础和关键。常规研究大多只针对故障发生期间的电磁暂态过程,而未涉及故障清除这一过程,对DFIG的暂态过程分析不全面,导致对转子最大短路电流计算不准确,进而导致Crowbar阻值选取不合理。本文从DFIG数学模型出发,给出了电网电压对称跌落及电网电压恢复时的定子磁链暂态表达式,以转子侧等效电路为基础分析推导转子电流的解析表达式,并据此修正了Crowbar阻值。在PSCAD/EMTDC中建立1.5MW并网DFIG仿真模型,验证了理论分析推导的正确性;并揭示不同故障持续时间将导致电网电压恢复时DFIG不同的暂态过程,忽略故障清除时刻的暂态过程将导致Crowbar阻值选取过大,Crowbar阻值选取需同时考虑故障发生和清除时刻的暂态过程。     

电网对称故障时双馈感应发电机不脱网运行的励磁控制策略

提出了一种电网对称故障时保持双馈感应风力发电机不脱网运行的新型励磁控制策略。在导出的发电机基本电磁关系的基础上，分析了电网对称故障时发电机的暂态物理过程。为保证故障期间双馈感应发电机转子侧变频器安全运行，新的励磁控制策略针对故障过程中发电机内部电磁变量的暂态特点，控制发电机漏磁链以抵消定子磁链中的暂态直流分量对转子侧的影响。与此同时，利用定子侧电阻对发电机进行灭磁。研究中建立了30kW双馈感应发电机励磁控制实验系统及计算机时域仿真模型。实验证明所提出的励磁控制策略效果显著，同时也检验了仿真模型的精确性。     

电网电压波动下双馈风力发电机的仿真分析

通过对双馈电机精确数学模型的研究,提出了基于传统矢量控制策略的改进方案,建立了考虑电网电压波动下定子磁链定向的质量控制系统模型并进行了仿真.仿真结果表明该方案可以提高双馈发电机在电网故障下不间断运行的能力.     

电网故障下并网异步风电机组的暂态特性分析

研究了由笼型和双馈型异步风电机组组成的风电场并网后风电机组的暂态行为,并对比分析了在同一接入点接入不同比例容量的笼型异步发电机和双馈异步发电机时,外部三相短路故障对风力发电机组电压和转速的影响。提出了在双馈型风电机组中采用一种PI控制器,以提高风电场的稳定运行能力的方案。仿真结果表明,故障清除后,能有效地提高风电机组的稳定运行能力。该试验结果可为风电场的建设提供参考。     

考虑撬棒保护动作的双馈风机故障暂态特性分析

从电网的角度来看,风电场表现出来的故障特性不可忽视,尤其是在目前电网低电压穿越的要求下,风电机组表现出更加复杂的故障暂态特性,对电网自身的故障特性造成复杂的影响,给电网继电保护的研究带来挑战。针对目前广泛应用的双馈风力发电机组,对其电网故障下的短路过程进行了数学推导,得出了其短路电流计算表达式,并根据双馈风力发电机组近端严重故障下撬棒保护两种不同的投切控制策略,通过PSCAD/EMTDC仿真平台进行了仿真分析。仿真结果对比分析了撬棒保护两种投切方式对双馈风机故障暂态特性的影响,验证了推导表达式的正确性,对含风电场的电力系统故障分析诊断及继电保护问题的研究提供了一定依据。     

电网对称故障时双馈感应发电机不脱网运行的系统仿真研究

利用经实验验证的时域仿真模型对一典型的2MW双馈感应风力发电系统在电网对称故障时的控制和响应进行仿真研究。与在电网故障时将转子端部直接短接的保护方案相比较,采用所提出的电网故障励磁控制与正常运行时的风能跟踪控制相结合,可以保证发电机迅速恢复有功输出,从而提高整个电力系统在故障切除后的运行稳定性。针对电网对称故障时发电机不脱网运行的可控范围进行仿真计算的结果表明:典型双馈感应风力发电机可在电网故障引起发电机变压器系统侧电压最低下降到30％额定电压时仍可保持不脱网运行。对影响电网故障励磁控制性能的各种因素,包括发电机故障前初始运行点及电机参数进行了研究,发现适当增加发电机漏感或定予侧电阻有助于进一步提高电网故障时励磁控制的效果。     

双馈感应式风力发电机并网研究

随着风力发电朝着大型化发展,风力发电系统并入电网时的冲击电流日益引起了人们的重视.如何减小并网冲击电流成为目前的研究热点.在Matlab6.5 Simulink环境下建立了双馈感应式发电机组(DFIG)空载并网理想化和离散化仿真模型.结合仿真结果,指出了几个对并网冲击电流有影响的因素.离散化模型考虑了实际系统的采样误差,数字处理器(DSP)的数值计算误差以及实际传感器的误差和扰动,结合22kW实验平台的实验结果对这些仿真结果进行了分析.实验结果表明,离散化仿真模型与实际情况更加接近,对于减小双馈感应发电机的并网冲击电流有一定的实际意义.     

低电压穿越控制策略下双馈风电机组故障电流特性的研究

在电压跌落程度不大的远区非严重故障情况下,低电压穿越控制策略的采用使得双馈风电机组的转子绕组仍由变频器进行励磁。因此,非严重故障情况下双馈风电机组的故障电流特性取决于低电压穿越控制策略下变频器的响应特性。针对此,本文分析了低电压穿越控制策略下转子侧变流器的故障响应特性,得到了转子绕组故障电流的统一计算模型。在此基础上,对非严重故障情况下双馈风电机组的定子绕组故障电流特性进行了研究,建立了定子绕组故障电流的统一解析表达式。数字仿真结果证明了理论分析的正确性。