基于Crowbar保护的双馈感应发电机组的低电压穿越研究

分析了双馈感应发电机组在电网电压跌落时Crowbar阻值变化对电网的影响。根据双馈感应发电机(Doubly-FedInduction Generator,DFIG)的数学模型,推导出在发电机机端发生对称故障时,定子、转子电流的表达式,通过故障期间的最大转子电流,给出Crowbar阻值估算值。在EPSCAD/EMTDC软件中仿真分析不同的Crowbar阻值对系统的影响,验证公式推导的正确性,并通过仿真试验确定合理的Crowbar切除出时间。     

基于DVR的风电机组低电压穿越仿真研究

文章提出了基于三单相结构动态电压恢复器(DVR)的风力发电低电压穿越(LVRT)方案。当电网电压发生跌落时,通过串联接入DVR来产生补偿电压,从而维持风电机组定子端电压的恒定。该方案是风力发电与电能质量的有效结合,充分利用了DVR在较短的时间内较强的电压补偿能力。仿真结果表明,该方案有效地抑制了转子侧暂态电流的蹿升,并及时将电网电压恢复到额定值,表现出了良好的低电压穿越能力。     

风电机组低电压穿越能力测试中的风机故障

近年来,我国风力发电装机容量不断增长,大规模风电并网对电网的影响日益受到重视。低电压穿越能力是风电机组并网特性的重要考核指标之一,该文详细分析了目前风电机组低电压穿越能力测试所依据的标准,就标准中对风电场及风电机组低电压穿越性能的具体要求进行了分项阐述,在此基础上总结了已开展的现场低电压穿越测试中风机发生的种种故障及其原因,证明了同样机型的风电机组测试性能存在差异,而且现场试验证实了风机零部件故障也成为影响风机低电压穿越性能重要因素。     

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。     

双馈变速风电机组低电压穿越控制

当系统中风电装机容量比例较大时,系统故障导致电压跌落后,风电场切除会严重影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT）能力,保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。分析了双馈风电机组LVRT原理和基于转子撬棒保护（crow-bar protection）的LVRT控制策略,在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了双馈风电机组模型及其LVRT控制模型,以某地区风电系统为例进行仿真计算,分析转子撬棒投入与切除策略及动作时间对实现机组LVRT的影响。     

基于电池储能和Crowbar的风力发电机低电压穿越控制的研究

文章提出一种基于电池储能和Crowbar协调控制提高DFIG的LVRT能力的策略。在系统电压小幅跌落时,电池储能系统,通过PQ解耦PI控制,适当调节交流侧输出电压幅值和相位,以提供满足系统电压稳定的无功功率;当系统电压大幅跌落时,电池储能协同Crowbar电路的投切控制,及时卸荷多余能量并保护变流器,保证DFIG在故障期间不脱网运行。在PSCAD/EMTDC平台对本文提出的控制策略进行仿真,结果表明本文的控制策略能在系统电压在大幅深度跌落情况下,使DFIG具备LVRT能力。     

风电机组低电压穿越能力影响因素

本文首先对我国风力发电现状及发展趋势进行了分析,其次概述了风电机组低电压穿越能力的定义,同时探讨了低电压穿越技术的集中基本类型。在此基础上,基于变速风电机组,对其低电压穿越功能及原理进行了分析,提出了相应的影响因素。分析得出,风电机组低电压穿越能力的影响因素主要包括控制策略、硬件条件、软件控制及管理水平四个方面。     

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。     

风电机组低电压穿越能力影响因素分析与实例

我国风电大规模汇集地区多处于电网末端,电压波动性强,随着对风电并网安全的关注和风电机组并网性能要求的提高,低电压穿越能力已成为衡量风电机组并网性能的重要指标。文章调研了同一区域内多个风电场实际运行中的低电压穿越故障情况,分析了整机制造厂家、高校及相关研究机构对风电机组低电压穿越技术的研究现状。通过分类统计测试过程中遇到的风电机组低电压脱网故障和总结56台风电机组的低电压穿越测试结果,分析了造成风电机组低电压穿越能力不足的原因,并对引起风电机组低电压穿越能力不足的影响因素进行了阐述。目前,软件版本控制、保护定值的设置与管理、硬件的维护水平已经成为并网风电机组低电压穿越能力的主要影响因素。     

基于低电压穿越能力评价的双馈风电机组风电场无功出力控制

以低电压穿越下的双馈风电机组风电场无功出力作为研究对象,提出一种双馈风电机组风电场无功出力控制方法.首先选取风电机组无功能力评价指标和安全评价指标,提出风电机组低电压穿越能力评价方法,利用变异系数法对风电场中各台风电机组进行低电压穿越能力评价,评价结果表征不同风电机组的运行状况,进而根据评价结果调整各台风电机组的无功出...     

风场低电压穿越能力优化设计

目前,我国对风力发电的低电压穿越还没有明确的要求,相关研究还大多基于国外标准,亟待形成一套符合我国风电开发特点的低电压穿越能力的规划方法。文章首先依据安全性和经济性提出了设计低电压穿越的若干基本原则,然后根据这些原则讨论了低电压穿越能力的设计要点与规划方法。以某具有高风电穿透率地区电网为例,分析了该地区电网内风电场的低电压穿越要求,并比较了多种设计方案的收益,最终提出该地区风电的低电压穿越曲线的优化方案。     

Fault ride-through capability of DFIG wind turbines

This paper concentrates on the fault ride-through capability of doubly fed induction generator (DFIG) wind turbines. The main attention in the paper is, therefore, drawn to the control of the DFIG wind turbine and of its power converter and to the ability to protect itself without disconnection during grid faults. The paper provides also an overview on the interaction between variable-speed DFIG wind turbines and the power system subjected to disturbances, such as short circuit faults. The dynamic model of DFIG wind turbine includes models for both mechanical components as well as for all electrical components, controllers and for the protection device of DFIG necessary during grid faults. The viewpoint of the paper is to carry out different simulations to provide insight and understanding of the grid fault impact on both DFIG wind turbines and on the power system itself. The dynamic behaviour of DFIG wind turbines during grid faults is simulated and assessed by using a transmission power system generic model developed and delivered by the Danish Transmission System Operator Energinet.dk in the power system simulation toolbox PowerFactory DIgSILENT. The data for the wind turbines are not linked to a specific manufacturer, but are representative for the turbine and generator type used in variable-speed DFIG wind turbines with pitch control.     

风电机组高电压穿越技术研究

随着风电入网比例的增大,风电入网导则也逐步发展建立,入网导则的主要目的是确保风电场的入网运行不影响整个电力系统的稳定。风电场低电压穿越(LVRT)已作为热点技术被广泛关注,但风电机组风电场高电压穿越没有得到相应的重视。文章基于常见机组类型,首先介绍了风电机高电压穿越(HVRT)方面现有电网要求,给出了现有风电场高电压穿越能力要求曲线,对风电机组高电压穿越软硬件的技术方案。最后仿真证明了所提技术方案的正确性,分析了该技术方案对风机运行成本方面的可行性。     

Frequency support capability of variable speed wind turbine based on electromagnetic coupler

In the variable speed wind turbine based on electromagnetic coupler (WT-EMC), a synchronous generator is directly coupled with grid. So like conventional power plants WT-EMC is able to support grid frequency inherently. But due to the reduced inertia of synchronous generator, its frequency support capability has to be enhanced. In this paper, the frequency support capability of WT-EMC is studied at three typical wind conditions and with two control strategies—droop control and inertial control to enhance its frequency support capability. The synchronous generator speed, more stable than the grid frequency which is the input signal for Type 3 and Type 4 wind turbine frequency support controller, is used for the calculation of WT-EMC supplementary torque command. The integrated simulation environment based on the aeroelastic code HAWC2 and software Matlab/Simulink is used to build a 2 MW WT-EMC model and study the frequency support capability of a wind farm consisting of WT-EMC.     

Low voltage ride through capability enhancement of wind turbine generator system during network disturbance

The energy capacitor system (ECS), composed of power electronic devices and electric double layer capacitor to enhance the low voltage ride through (LVRT) capability of fixed speed wind turbine generator system (WTGS) during network disturbance, is discussed. Control scheme of ECS is based on a sinusoidal pulse width modulation voltage source converter and DC?DC buck/boost converter composed of insulated gate bipolar transistors. Two-mass drive train model of WTGS is adopted because the drive train system modelling has great influence on the characteristics of wind generator system during network fault. Extensive analysis of symmetrical fault is performed with different voltage dip magnitudes and different time durations. Permanent fault because of unsuccessful reclosing is also analysed, which is one of the salient features of this study. A real grid code defined in the power system is considered and LVRT characteristic of WTGS is analysed. Finally, it is concluded that ECS (20 MW) can significantly enhance the LVRT capability of grid connected WTGS (50 MW) during network disturbance, where simulations have been carried out by using PSCAD/EMTDC.     

运用STATCOM解决风电场LVRT问题的控制措施研究

随着风力机组装机容量的增加,电网出现故障导致电压跌落后,机组如果解列将会导致系统暂态不稳定、低电压穿越(LVRT)的问题逐渐引起人们的广泛关注。文章分析了云南雷应山风电场部分风机脱网事件产生原因,在此基础上提出了建立电网电压跌落时双馈异步机组(DFIG)的数学模型以及静止同步补偿器(STATCOM)应用于风电场的控制模型,并在Matlab/Simulink中对基于DFIG的风电场和STATCOM进行建模。研究结果表明,STATCOM在电网发生单相接地故障时能够帮助风电场快速的重建电压,确保风电机组连续运行。     

基于风电机组功率曲线的故障监测方法研究

为了最大限度地减少风机停机时间和提高风机发电量,基于风机功率曲线特性,结合多元统计Hotelling T~2控制图,提出了一种风力发电机性能及故障监测方法。首先,根据SCADA系统历史数据集,应用粒子群算法(PSO)寻优最小二乘支持向量机的模型,构造风电机组参考功率曲线。然后,计算风场各风机功率特性的多元峰度、多元偏度,将其偏离参考曲线的程度作为评估风力发电机性能的指标。最后,监测风机发生故障的时刻,引入用于监测风机的Hotelling T~2多变量质量控制图。将该方法用于某风场1.5 MW级风力发电机,实例表明,该算法可以有效地对风电机组状态及故障进行监测,为风电机组的故障识别及分析提供了一种新的方法。