投撬棒后双馈风机暂态电势的变化特性分析

双馈感应风机(doubly-fed induction generator,DFIG)暂态等值模型成为近年来继电保护工作者的研究焦点之一。针对双馈风机投入撬棒这一运行工况,在分析转子磁链变化过程的基础上,定量研究了双馈风机暂态电势的变化特性。指出由于转差的存在,暂态电势中出现了转差频率交变分量;撬棒电阻的投入,加快了暂态电势中衰减分量的衰减速度。使得双馈风机的暂态电势呈现出快变特性,不同于传统同步发电机暂态电势慢变的特点,并通过仿真验证了理论分析的正确性。为进一步的双馈风机暂态等值模型的建立及风电场保护策略的研究提供理论依据。     

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。     

不同转差率对双馈风机撬棒投入后的短路电流影响分析

故障前风机的运行状态会影响低电压穿越运行时双馈风机的短路电流,其中风机的转速是非常重要的一个影响因素。根据磁链守恒推导出了电网发生三相对称短路故障时考虑撬棒电路作用下的双馈风机短路电流表达式,从短路电流的周期分量、暂态直流分量和衰减的转速频率分量详细分析了转差率是如何影响撬棒电路作用下的风机短路电流特性的。并在PSCAD平台上搭建了30 k W的双馈风机模型,仿真验证了理论分析的正确性。所得结论为更加深入分析双馈风机的故障特性,探究短路电流的影响因素提供理论基础,有利于保护整定计算的研究。     

大规模双馈风机接入对电网暂态电压的影响

分析含风电场系统无功电压特性和风电接入点电压支撑规律,建立适用于暂态过程中暂态电压安全稳定分析的双馈风机简化模型,根据暂态过程中风电机组的恒电压控制策略,推导仿真双馈风机接入系统的暂态电压安全裕度机理。     

大型双馈风机稳态运行特性的仿真研究

利用Weibull分布的风速统计模型,建立了适用于双馈风机DFIG（Double FedInduction Generator）仿真研究的合成风速数学模型,并结合一个实际的DFIG系统．对DFIG的稳态运行特性进行了仿真研究。从仿真结果可见：当渐进风起作用时．有功功率和无功功率均增加．并快速达到设定值：当阵风开始起作用后,有功功率和无功功率均未发生变化．电压基本平稳．风机的运行特性较好．同时输出功率保持稳定。通过对大型变速双馈电机稳态运行特性的仿真研究表明．对于变速变浆矩风机．通过调节风轮转速．使其在给定的风速条件下保持风能利用系数达到最优．就可以实现对风机机械功率的最优控制。但是．浆矩角的变化,必然限制风力发电机的功率达到其额定值。     

SWITSC的双馈发电机暂态特性及高电压穿越控制策略研究

目前,常规双馈感应风力发电机(DFIG)的低电压穿越问题受到了广泛关注,但DFIG的高电压穿越(HVRT)问题研究甚少;且在发生定子绕组匝间短路(SWITSC)故障时,DFIG机组的HVRT问题鲜有研究.在分析SWITSC故障下的电磁特性和HVRT时的暂态特性基础上,提出一种撬棒电路和直流斩波电路相结合的HVRT控制策...     

双馈风电机组故障穿越对系统暂态稳定的影响

在风电场中占较大比例的双馈风机由于具有不同于同步发电机的运行特性,使得如今风电的大规模接入对系统的暂态稳定造成了新的影响.文章介绍了传统电力系统的扩展等面积定则;推导出能够基于扩展等面积定则进行理论分析、且可以反映故障后风电机组功率控制对系统暂态稳定性影响机理的表达式;利用DIg SILENT/Pow-er Facto...     

无功与电压控制方式对双馈风机轴系的暂态稳定性影响

针对双馈风电场的不同控制策略对轴系暂态特性的影响,提出了基于PI控制的双馈风电机组转子侧的有功、无功、电压控制策略。搭建双馈风机系统等效二质量块数学模型。在Matlab/simulink搭建了某风电场的电力系统仿真模型,对无功、电压控制模式下轴系暂态运行工况进行仿真,验证了所提控制策略的正确性与有效性。     

双馈风机控制方式对继电保护影响的研究

双馈风机(DFIG)的接入会影响配电网继电保护的正确动作,其中控制策略的影响不可忽视。基于DFIG两相静止坐标系下的数学模型,分别建立了DFIG机侧变流器的矢量控制和直接功率控制的模型。理论分析表明当电网发生短路故障时,不同控制策略下的DFIG短路特性有着较大差异,从而对继电保护造成不利影响。从仿真结果可知,直接功率控制响应速度快,超调量大;矢量控制响应速度慢,超调量小;DFIG出口处电压下降越多,两种控制方式瞬间提供的短路电流差别越大。最后采用向转子电流参考指令中加补偿项的方法对机侧变流器矢量控制进行改进。仿真分析结果验证了改进后的矢量控制能有效地减少DFIG在故障期间对继电保护的不利影响。     

基于改进内模-前馈控制策略的双馈风机建模与仿真

针对双馈风机转矩扰动给转速调节性能以及电网故障给双馈机侧控制系统带来诸多不利影响,单一的控制策略不能解决上述问题,对此文章提出改进内模-前馈串级控制策略。首先,基于改进的内模控制设计转速控制器削弱转矩扰动对转速跟踪性能的影响。其次采用内模-前馈控制策略设计定转子侧电流环控制系统。在MATLAB/SMIULINK中搭建双馈风机模型并入微网系统中进行稳态和故障情况下的时域仿真。结果表明:改策略正确有效,设计的转速控制器能获得良好的跟踪性能和较高的稳态精度,电流环采用内模控制可以改善机侧和电网侧暂态性能。     

双馈风电机组零电压穿越暂态特性分析及综合控制策略

近年来,受到风电机组电压异常时运行能力的影响,风电大规模脱网事故时有发生。以双馈风电机组为研究对象,详细分析了当机端发生三相对称零电压故障、Crowbar保护电路投入后,机组主要电气量暂态特性的变化,研究了现行Crowbar故障穿越策略的适应性。在此基础上,在不增加机组硬件设备的前提下,提出了快速紧急变桨控制、保护电路分级投入控制、磁链有源衰减控制相结合的双馈风电机组零电压穿越综合控制策略,并以降低机组轴系冲击、增加保护电路能耗、延长机组故障阶段可控时间为目标优化控制参数。最后,利用DIgSILENT软件对两类控制策略进行仿真对比验证,结果证明了综合控制策略有助于改善机组暂态特性,增强故障阶段机组的可控性,有效地提高了双馈风电机组的零电压穿越性能。     

双馈风电机组的不同控制策略对轴系振荡的阻尼作用

在研究双馈风力发电机组与电网动态作用时,通常忽略轴系的柔性作用,采用集总质量块模型描述风机及其传动链。这主要是基于通过变流器控制可以有效抑制轴系振荡的认识。事实上,并不是所有常用的机组控制策略都能通过变流器提供良好的电气阻尼,在小扰动或暂态故障下激发的轴系振荡如果得不到有效抑制,将直接导致机组转速失稳,进而影响到电力系统的稳定。该文针对双馈机组在不同控制策略下对轴系振荡的阻尼作用进行了研究,通过小信号控制模型分析得出结论：采用发电机转速反馈信号的转速控制模式和采用风轮转速反馈信号的恒功率控制模式能够提供良好电气阻尼,抑制轴系振荡。最后经PSCAD/EMTDC建模仿真对结论进行了验证。     

无刷直流电机控制策略的仿真研究

为改善无刷直流电机的调速性能,研究了基于模糊控制思想的模糊控制器及其在BLDCM控制系统中的应用。在Matlab仿真平台下,建立了BLDCM的模型,构建了BLDCM转速闭环控制系统,其中转速控制器分别采用了模糊控制器和普通PID控制器。仿真结果表明：与常规PID控制器相比,采用模糊控制器的优势在于转速输出无超调、响应速度快、控制精度高,具有较强的鲁棒性和自适应能力。     

电压不对称骤升下DFIG暂态特性及无功协调控制

针对双馈感应风力发电机(DFIG)电网电压不对称骤升故障,传统的研究大多集中于定子磁链暂态特性的分析,忽略了故障时间对DFIG的影响.以单相和两相不对称骤升故障为例,详细分析了DFIG在不同故障发生时刻的定子磁链暂态特性,并推导出对应的定子磁链和转子电压表达式.此外,DFIG一般运行在单位功率因数下,这忽略了其自身RS...     

无刷直流电机仿真模型的建立与不同控制策略的仿真研究

使用MATLAB仿真软件中的模块建立了永磁无刷直流电机的混合仿真模型。该模型具有简单、直观、参数改动方便等优点,已成为不同控制策略下的通用模型。使用该模型对无刷直流电机常用调制方式———电流滞环脉宽调制方式和新颖调制方式———直接转矩控制方式进行仿真分析和比较,结果表明,直接转矩控制方式是提高无刷直流电机运行性能的有效途径,同时体现了新建模型在仿真分析中的有效性。     

无刷直流电机仿真模型的建立与不同控制策略的仿真研究

使用MATLAB仿真软件中的模块建立了永磁无刷直流电机的混合仿真模型。该模型具有简单、直观、参数改动方便等优点，已成为不同控制策略下的通用模型。使用该模型对无刷直流电机常用调制方式——电流滞环脉宽调制方式和新颖调制方式——直接转矩控制方式进行仿真分析和比较，结果表明，直接转矩控制方式是提高无刷直流电机运行性能的有效途径，同时体现了新建模型在仿真分析中的有效性。     

基于SVO的双馈发电机的建模和仿真研究

为了避免对双馈型异步发电机(DFIG)使用定子磁链定向控制而可能带来的系统不稳定现象,同时也为了验证DFIG的定子电压定向(SVO)的控制性能,对DFIG的定子电压定向进行了研究.首先介绍了定子电压定向相对于定子磁链定向的优点,然后根据DFIG的数学模型,推导得出了定子电压定向控制的表达式,并给出了其控制框图.最后在Matlab/Simulink仿真环境中对该控制算法进行了验证,结果表明定子电压控制能很好地对DFIG进行控制,是一种性能优良的控制方法.     

电压控制的DFIG对风火打捆系统暂态稳定性的影响

风火打捆外送是解决风电消纳问题的重要措施,但风火打捆系统联络线潮流重,在发生大扰动时系统失稳风险较大。因此,提高风火打捆系统的暂态稳定性具有重要意义。结合简单风火打捆系统,采用等面积法则分析了DFIG采用定电压控制、定功率因数控制对系统暂态稳定性的影响。DFIG采用定电压控制,在扰动后可以向系统提供较多的无功功率,从而提高发电机电压,增加发电机输出的有功功率,增大减速面积,从而提高系统的暂态稳定性。最后,通过仿真算例分析验证了本文的结论。     

电压不对称骤升时DFIG暂态特性分析及控制策略改进

针对双馈感应风力发电机(DFIG)故障穿越问题,传统的研究大多只单独考虑电压对称下降或上升情况,但电压的恢复过程往往伴随着电压的升高,因此研究含电压下降和上升的不对称故障尤为重要.对两种典型不对称骤升故障期间的DFIG瞬态特性进行了理论推导,给出定子磁链变化规律;在此基础上,针对双闭环控制无法抑制故障期间转子电流和直流...     

基于RTDS的DFIG系统并网控制策略研究

风力发电机控制系统空载并网控制策略直接关系到发电机并网瞬间对大电网稳定的影响,通过对双馈型异步发电机空载并网情况下网侧变流器和转子侧变流器控制策略进行了研究,分别采用定子磁链定向和定子电压定向控制策略实现了空载并网和网侧变流器控制,将发电机参数的有功分量和无功分量进行了解耦控制,同时保证功率因数的恒定.在实时数字仿真平台中搭建了双馈型风力发电系统的空载并网模型,仿真结果验证了所提出控制策略的正确性.