双馈感应风力发电机实现LVRT仿真研究

在基于双馈电机的并网风力发电系统中,一般采用附加转子侧撬棒电路的方法来实现低电压过渡。当电网电压发生严重短暂跌落故障时,可以同时附加直流侧卸荷电路以更好地实现低电压穿越。为实现低电压运行,撬棒电阻值的选取至关重要。在考虑最大转子故障电流和直流母线钳位效应的双重因素下,给出了双馈式风电机组撬棒保护电阻取值约束式,并讨论了DFIG附加两种保护电路后具体的低电压穿越控制策略。对2MW DFIG风力发电系统进行仿真,结果表明,在选择合适的保护电阻基础上,通过对保护电路的合理控制,附加撬棒电路和直流侧卸荷电路可以有效帮助DFIG实现低电压穿越运行。     

一种改进撬棒电路保护法在风电场LVRT中的应用

根据风电场并网必须具备低电压穿越的要求,对某风电场传统撬棒电路进行改进,并加入直流卸荷保护电路以提高风电场低电压穿越能力;首先研究了双馈感应发电机的暂态过程和转子侧故障电流表达式,进一步推出撬棒电阻值的选取范围,优化了撬棒及直流卸荷电路的触发脉冲信号;在Matlab/Simulink仿真软件中搭建风机并网模型,进行3种不同故障类型的仿真,结果证明了撬棒及卸荷电阻值选取的合理性和改进保护电路方法的优越性。     

双馈风电机组低电压穿越综合控制策略研究

针对双馈风电机组(DFIG)低电压穿越问题,为克服传统撬棒(Crowbar)电路保护的不足,以抑制故障期间转子电流并兼顾防止直流母线过电压为目的,提出一种“电阻串联电容撬棒保护电路+直流卸荷(Chopper)电路”的综合控制策略。建立在转子侧Crowbar电路电阻串联电容,在直流母线侧加入Chopper电路的改进双馈机组模型,给出Crowbar电路电阻值及串联的电容值的取值方法,并对其控制策略进行分析。在Matlab/Simulink仿真平台上搭建系统模型进行仿真验证,结果表明该低电压综合穿越策略能够有效提升双馈风电机组低电压穿越能力。     

双馈风力发电机组的两种低电压穿越方案对比分析

随着风力发电量的急剧增加,新的电网运行准则对并网机组低电压穿越能力提出了更高要求。本文通过DFIG的数学模型,分析了Crowbar电阻的合理取值范围,提出了在故障切除前退出Crowbar电路的低电压控制策略。最后在Matlab/Simulink中建立并网仿真模型,通过仿真探讨了网侧变流器最大限值电流对低电压主要性能指标直流母线电压的影响,得出合理的限流值能改善系统自身LVRT能力的结论;在此基础上,对比转子侧Crowbar电路、Crowbar电路与直流侧卸荷电路相结合两种低电压实现方案,仿真结果表明后者通过提高Crowbar阻值能够吸收多余的能量,在抑制定转子侧的暂态浪涌电流和稳定直流母线电压方面较前者更有效。     

双馈型风力发电系统低电压穿越策略仿真

针对双馈风力发电机组的低电压穿越能力的问题,介绍了风力发电在电网电压跌落时的并网要求,分析了目前已有的各种应对策略,提出了一套应对电网电压跌落时的控制策略。对于电网严重短暂跌落,通过对转子电流和直流侧电压滞环比较来控制Active Crowbar和直流侧卸荷电路,以卸荷多余能量并保护变流器,并保持风电机组的并网。对于电网的长时间跌落,还进行电网电压闭环发送无功,以支持电网进行恢复。通过仿真模型验证了所提出的控制策略能很好地抑制转子侧电流和直流侧电压的上升,并对电网提供无功支持。     

应用STATCOM与Crowbar提高风电场低电压穿越能力

为满足并网风电机组在电网电压在一定范围内瞬间跌落时不脱网运行,通过分析DFIG电压跌落时的暂态过程,建立一种基于STATCOM和Crowbar的低电压穿越控制策略。STATCOM采用恒电压控制策略,适当地调节交流侧输出的幅值和相位,以提供满足系统电压稳定的无功功率;Crowbar电路的投切,对转子电流或直流侧电压滞环比较来控制,以卸荷多余能量并保护变流器,从而实现低电压穿越。最后,在PSCAD/EMTDC平台建立了DFIG的LVRT仿真模型,结果表明:该策略使DFIG在电压跌落较深情况下具备了低电压穿越能力。     

双馈感应发电机Crowbar电路的投切控制策略优化研究

研究了Crowbar投入、退出时间对双馈感应风力发电机低电压穿越性能的影响,并在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了含Crowbar保护电路的DFIG模型,验证了Crowbar投切时间对DFIG低电压穿越的影响,保证故障发生时,Crowbar电路按设定的投切时间工作,短路电流能根据电流的变化规律快速衰减,转子电阻电压不超过直流母线电压;采用阈值投入延时切出的方案,防止Crowbar保护在电网故障时多次投切。仿真结果表明,经过适当的延时切除Crowbar电路可以避免Crowbar电路多次动作和转子再次过电流,能很好地保护风电机组,提高其低电压穿越能力。结果显示,低电压穿越效果很大程度上受退出时间影响。     

直驱式VSCF风电系统直流侧Crowbar电路的仿真分析

为提高直驱式变速恒频风电系统的故障穿越能力,采用直流侧过压保护（crowbar）电路,使电网电压跌落时风力机能够保持正常运行,故障消除后系统快速恢复至额定输出。基于对几种常用直流侧crowbar方案的分析比较,选择卸荷负载作为crowbar电路,对网侧变换器和卸荷负载的控制原理及其配合进行了详细说明,对采用和不采用crowbar电路时变换器的跌落特性进行了仿真分析和对比。仿真结果显示采用卸荷负载控制简单,容易实现与网侧变换器的配合,可有效增强直驱式风电系统的低电压穿越能力。     

基于DFIG风电场联合保护的低电压穿越研究

本文首先介绍了我国《风电场接入电力系统技术规定》关于低电压穿越的具体要求。针对撬棒保护技术(Crowbar)装置并不能有效的保护直流母线的不足,提出了一种协调Crowbar及直流卸荷电路的方案,并利用STATCOM(static synchronous compensator)为风电场提供无功功率,双馈风力发电系统从而实现低电压穿越。研究结果表明,适当增加Crowbar旁路电阻,能更有效地限制转子电流,然而,旁路电路选择过大之后其效果不仅并不太明显,反而会导致直流母线过电压。所提出的交直流联合保护的方案能兼顾转子过电流及直流母线过电压问题,并有助于并网点电压的快速恢复。     

基于暂态磁链补偿前馈的DFIG低穿强励直流灭磁方法

低电压穿越能力是双馈风电机组(DFIG)最重要的性能指标之一。网压跌落时,应用Crowbar电路使得转子变流器闭锁,转子电流处于暂态过程。针对采用Crowbar电路限制DFIG转子侧过电流和直流侧过电压存在的不足,论文提出一种基于转子电流源控制且电流指令一阶导数恒定的低压穿越强励直流灭磁控制策略,并给出灭磁电流归零的约束条件及转子暂态电流可控的必要条件,实现低压跌落过程及电压恢复过程电机直流磁链分量的强制衰减和灭磁过程后转子交流励磁电流的快速控制,显著降低了机组在低压穿越过程的无功消纳。仿真及实验结果验证了理论分析的正确性,为双馈风电系统的低压穿越提供了一种有效的控制方案。