DVR在风电机组LVRT中的应用及其无功补偿能力

针对动态电压补偿器(DVR)在风电机组低电压穿越(LVRT)的应用进行了讨论。为了提高DVR的动态响应能力,设计了双闭环控制策略,并引入电网电压前馈项,以避免补偿电压的过冲;电压外环采用了谐振控制器,可在静止坐标系下实现无静差跟踪,省略了坐标变换以及锁相环节。同时详细分析了DVR在正常运行与跌落情况下无功补偿能力,通过对其补偿方式的分类与比较,指出了其无功补偿能力受到限制的原因。在Matlab/SIMULINK中构建仿真模型,仿真结果表明,所设计的控制策略能够迅速精准地补偿定子电压,减小了定子电流冲击,平稳地实现了机组的低电压穿越。最后在110 kW的电机平台上进行了实验验证。     

风电机组LVRT技术分析

随着风电并网容量的大幅提高,并网导则要求风电机组具备低电压穿越(LVRT)能力。分析了失速型风电机组、双馈型风电机组和全功率型风电机组在电网电压跌落时的暂态过程,据此设计了不同的硬件电路及软件控制策略,并针对LVRT技术难度较大的失速型机组和双馈型机组完成了实验验证。试验结果表明风电机组具有良好的电网适应性,能够满足并网导则的要求。     

DFIG风电机组串联耦合补偿低压穿越研究

双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)在电网电压故障以及故障恢复作用下的磁链变化将导致转子过电压或过电流,威胁转子侧的变换器。采用串联耦合补偿(series coupled compensation,SCC)的新型电压穿越方案,SCC通过耦合变压器串接在发电机输入端,它能克服电网多种故障对风电系统的影响。提出的控制策略有如下优势:能削弱故障下机组定子、转子电流暂态成分,克服了定、转子绕组不平衡发热的问题,延长了风电机组使用寿命;在电网故障下发电机组仍能平稳输出有功、无功功率;在整个故障运行过程中,DFIG系统转子侧变换器始终可控,从而为故障电网提供无功功率支持成为可能。在电网对称和非对称故障条件下,采用PSCAD/EMTDC建立了1MW DFIG风力发电系统模型,仿真结果表明该控制方案可以提高DFIG的故障穿越能力。     

基于MP-RCC的双馈风电机组低电压穿越控制研究

对于风电并网系统,双馈风电机组电网侧电压严重跌落容易在风机转子侧形成峰值涌流,损坏变流设备,并造成风机脱网.因此提出了模型预测转子电流控制(model predictive rotor current control,MP-RCC)与动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)的协调控制策...     

提高双馈风电机组LVRT能力的改进直接功率控制

双馈风力发电系统采用传统直接功率控制时,在发生低电压穿越(LVRT)后转子电流振荡较大,易引起Crowbar再动作。建立传统直接功率控制下双馈风力发电系统的模型,对矢量控制和直接功率控制抑制LVRT的效果进行分析,在此基础上提出一种改进型直接功率控制方法。引入谐振调节器消除定子磁链动态分量对转子磁链的作用,抑制Crowbar切除后转子电流的动态分量,从而改善双馈风电机组LVRT特性。仿真比较验证了所提控制方法应用于双馈风力发电系统的可行性,该控制方法比矢量控制使系统更快恢复稳定,且比传统直接功率控制对转子电流振荡抑制效果更明显。     

基于谐振控制器带谐波补偿功能的DVR

由于电网中电压凹陷发生的时间不多,动态电压恢复器(DVR)通常都处于备用状态。为了提高动态电压恢复器的效率,提出了静止坐标下的谐振控制器,避开复杂的坐标变换方法简单地检测出指定次数的谐波。应用这种静止坐标下的谐振控制器对指定次数的谐波电压进行闭环控制,使DVR具备补偿谐波电压的功能,而对基本DVR的电压凹陷补偿性能的影响很小。还提出了应用δ算子实现谐振控制的途径,提高了DVR的效率。通过M ATLAB仿真表明该方法可以消除指定次数谐波的绝大部分。     

基于主动式Crowbar的双馈风电机组LVRT性能优化分析

面对短路故障引起的电压大幅跌落,为避免直接脱网对电网造成的不利影响,双馈感应风电(DFIG)机组多采用撬棒保护电路(Crowbar)实现低电压穿越(LVRT)功能。文章利用磁链平衡原理对含Crowbar电路的DFIG三相短路电流简化表达式进行推导,提出旁路阻值的优化整定方法。为验证整定方法的有效性及Crowbar退出时间对LVRT性能的影响,利用PSCAD/EMTDC平台对电压骤降情况下DFIG的LVRT性能进行了一系列仿真分析,结果表明:在确保网侧变流器正常工作的前提下,Crowbar阻值在整定范围内取偏大值且Crowbar在故障清除1个周波后退出运行,会使DFIG得到更好的LVRT效果。     

动态电压恢复器比例谐振控制

针对动态电压恢复器(DVR)的快速和精确电压补偿问题,提出一种基于比例谐振控制的DVR双环反馈控制策略,电压外环将电容电压和指令输出电压比较,得到的电压偏差信号经过比例谐振控制器,控制器输出信号交给电流内环处理,而电流反馈内环采用简单比例控制以保证系统的快速性.将比例谐振控制器应用于DVR输出补偿电压控制策略中,可实现对指令补偿电压信号的无静差跟踪.在比例谐振控制器频率特性分析的基础上,详细分析离散域下引入控制延时的DVR反馈环控制系统.分析表明电流内环具有可靠的稳定性,作用于电压外环的比例谐振控制保证了系统的稳态精度,以及对负载电流的抗干扰能力,整个控制系统具有良好的动态和稳态性能.仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的有效性.     

基于精细建模的双馈风力发电机LVRT控制研究

随着并网规则的日益严格,保证风力发电机组在电网电压短时跌落时不解列,已成为一个强制性问题.此处首先研究了双馈感应电机(DFIG)在电网电压跌落时定子电流的电磁暂态过渡过程,并对其进行了仿真频谱分析,进而提出考虑定子励磁电流动态过渡过程的DFIG低电压穿越(LVRT)控制策略,并与传统矢量控制策略进行仿真对比分析,改进控...     

基于D/PHS的DFIG机组LVRT的综合控制研究

双馈（DFIG）风电机组低电压穿越（LVRT）是风电厂并网运行的重要条件,提出了一种集成Crowbar硬件电路与网侧变流器不对称加强控制的LVRT综合控制策略。该策略中Crowbar优化投切判据根据电网故障类型自动判断投入切出时间,具有更强的灵活性及适用性;网侧变流器（GSC）在改进不对称预测电流控制的基础上增加了无功输出补偿控制,具有控制模型精确、控制效果好、具备无功支撑能力的特点。采用RTDS（实时数字仿真器）和自主开发的DSP控制器,开发了DFIG风电机组LVRT的数字/物理混合实时仿真系统,并对一台2 MW风电机组进行了电网三相短路与两相短路下的LVRT数字/物理混合实时仿真,验证了所提综合策略的正确性和混合仿真方案的有效性。     

低电压穿越测试中短路容量因素的影响分析

对风电机组低电压穿越(LVRT)能力的现场测试是检验风电机组LVRT能力的重要手段.这里从某风场双馈感应发电机(DFIG)的现场LVRT测试中发现的问题展开,通过重新梳理整个测试方案的检测流程和设备参数发现了测试点短路容量不匹配.为确认原因,首先从理论计算的角度进行分析,然后根据现场风机参数建立DFIG Matlab仿真模型,通过模拟电网发生电压跌落故障,验证了测试点短路容量的变化对风电机组LVRT测试的影响.最后通过现场实测再次确认了问题的原因,并验证了调整后设备参数的正确性.     

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。     

基于矩阵变换器双馈风力发电系统矢量解耦控制

本文结合矩阵变换器、双馈感应电机(DFIG)风力发电系统的优点,导出了双馈电机风力发电系统在同步旋转dq坐标轴下的矢量控制数学模型;针对常规矢量控制中存在电流耦合情况,设计一种新型、简易的电流前馈解耦控制方案.在此基础上,建立基于矩阵变换器交流励磁磁场定向电流解耦矢量控制策略.MATLAB仿真结果表明,当有功、无功功率变化时,电流解耦控制具有良好动态性能.本文设计了11kW风力发电试验装置并进行离、并网实验,当双馈电机处于亚同步、超同步状态时,双馈电机定子电压和频率均能保持稳定,实现变速恒频运行.实验结果表明,基于矩阵变换器交流励磁双馈风力发电系统是可行的,并具有一定的实用价值.     

双馈风电机组低电压穿越控制策略的研究

阐述了双馈式风电机组输入输出反馈线性化的控制原理和动态数学模型(包含变换器),用输入输出反馈线性化的非线性控制方法设计出新型的低电压穿越控制策略,并利用修改的WSCC-9节点系统对所设计的控制策略进行了仿真实验.实验结果表明,所设计的控制策略明显优于传统的矢量控制策略,增强了风电机组的低电压穿越能力,提高了风机并网点电...     

电网故障不脱网运行的研究

为保证电网运行安全,需要采用自身的控制策略来抑制轻微电网电压跌落,主要是在故障下对网侧和机侧变换器的控制策略进行调整,即在严重电网跌落时,采用Crowbar装置在电压跌落时为转子浪涌电流提供通路,并限制转子电流的增大,在电压恢复时抑制电压骤升.此处提出一种Crowbar控制策略,能有效抑制转子过电流、直流母线过电压,并...     

基于空间矢量PWM的DVR仿真研究

阐述了基于空间矢量PWM动态电压恢复器(DVR)控制技术的基本原理,提出用锁相环技术闭环控制负荷侧电压的方法,建立了三相电压源空间矢量PWM控制模型.通过Matlab/Simulink软件对220 V配电系统发生三相和单相电压凹陷进行了仿真,仿真结果验证了所提出方法在系统发生单相和三相电压凹陷进行补偿时的有效性.     

考虑撬棒保护和残压的DFIG短路电流实用计算方法及应用

电网短路故障可能导致双馈风电机组过电流保护动作,定量分析故障对机组短路电流的影响对于机组的低电压穿越具有重要意义.根据电网发生对称短路故障时双馈风电机组的暂态定、转子磁链关系,研究考虑机端残压下的双馈风电机组定子短路电流特性.在短路电流特征分析中考虑转子侧撬棒（crowbar）保护的投入策略,推导出双馈风电机组发生对称故障时的短路电流实用计算方法,讨论机组参数对短路电流特征的影响.将计算结果与现场低电压穿越试验测试数据进行比对,验证计算方法的实用性.     

一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法

电网电压的低次谐波会影响风电变流器的并网电能质量。传统的PI调节器无法有效实现对谐波的抑制,因此,文中以双馈风力发电系统为背景,在电网电压含有低次谐波电压的情况下,分析并推导了电机定转子的数学模型。通过对数学模型的分析,利用单R谐振调节器对定子电流实时分解的方式,将特定次谐波电流的调节量作为谐波电压补偿量,参与转子侧变流器控制,实现了对定子侧低次谐波电流的抑制。并利用波特图和根轨迹的方法分析了系统的稳定性及谐振调节器参数的选择方法。最终以5、7次谐波为例,通过仿真和实验验证了所提出方法的有效性。     

传动链模型参数对双馈风电机组暂态性能影响

为了较准确地研究并网双馈风电机组机电耦合作用对其暂态性能的影响,考虑风力机和发电机之间传动轴扭转柔性因素,采用等效集中质量法,建立风力机传动链的等效为两个质量块模型.基于并网双馈风力发电机组的功率控制策略和电磁暂态模型,在电网电压跌落故障下,对采用两个等效质量块传动链模型时的机组暂态运行性能进行仿真,并和不考虑传动链柔性的等效为一个质量块模型时的结果进行比较.应用传动链柔性模型,选取不同参数值时的机组暂态效果进行仿真比较和分析.结果表明:考虑风力机传动链柔性有助于准确分析双馈风力发电机组暂态性能,其暂态性能和传动轴系刚度系数、风力机和发电机惯性时间常数密切相关.     

不平衡电压下双馈发电系统控制策略

由于风力资源分布的特点,许多风电机组被安装在比较偏远的地区,这些地区的电网通常比较薄弱,经常发生不对称运行的情况。若在控制中不予考虑,会引起发电系统有功和无功的脉动。文中基于对称分量理论,建立了不平衡电压下双馈发电机和网侧变流器的数学模型,分析了负序电压对传统双馈发电系统矢量控制策略的影响,并据此提出了一种基于比例谐振调节器的矢量控制策略。理论分析和仿真结果表明,该方法可有效抑制电磁转矩、无功功率和直流母线电压的脉动,实现双馈发电系统在不平衡电压下的稳定运行。