双馈风电机组电网背景谐波运行与谐波抑制策略研究

针对电网背景低次谐波引起的双馈风电机组定子电流畸变、功率及电磁转矩脉动,建立了能够反映电网5、7次谐波电压下双馈发电机的特征谐波模型,揭示了电网背景谐波电压对双馈发电机功率与电磁转矩脉动的影响机理。通过双馈发电机控制目标分析,提出了基于比例-积分-谐振(PIR)调节转子电流内环的双馈发电机双闭环控制策略,有效地消除了双馈风力发电机定子输出电流中的5、7次谐波和电磁转矩脉动。在Matlab/Simulink中建立了1.5 MW双馈风电机组仿真模型,实现了风电机组谐波运行与抑制的全过程仿真。利用电网谐波发生模拟装置,进行了双馈机组谐波运行与抑制现场试验,仿真与现场试验证明了理论分析的正确性与谐波抑制策略的有效性。     

基于双馈风力发电机变流器的谐波分析

由于引入了变流器等电力电子装置,变速恒频双馈风力发电系统输出的电流中含有大量谐波,分析双馈风力发电机的谐波特性并减少其谐波含量,对风电并网具有重要意义.介绍了双馈电机的基波和谐波等效电路,在此基础上提出了双馈风力发电机转子侧变流器谐波分析方法,并用一台i.5 MW双馈电机进行了仿真验证.对电压空间矢量脉宽调制( SVPWM)的三种调制方式进行了研究,在1.5 MW双馈风力发电机满载和半载两种工况的仿真下,分析比较了SVPWM三种调制方式下的谐波情况,仿真结果表明采用七段式调制方式合成SVPWM时,双馈电机谐波含量最小.     

双馈风力发电机三相短路状态下的参数辨识

双馈风力发电机转速大多采用矢量控制进行控制,为了给矢量控制提供更精确的电机参数,运用最小二乘回归方法研究了双馈风力发电机三相短路状态下的参数辨识方法。研究发现三相短路电流中存在直流分量、交流基波分量和交流谐波分量,各分量的变化规律由双馈风力发电机的参数、转差率及转子励磁电压决定;将各电流分量分离,与三相短路电流表达式对比即可辨识出电机内部参数。1.5 MW双馈风力发电机的仿真数据验证了辨识方法可行,且具有较高的准确性。     

电网谐波条件下双馈感应风电系统改进控制

为提高电网谐波条件下双馈感应发电机DFIG(doubly-fed induction generator)的安全稳定运行性能及系统并网电能质量,利用基于串联网侧变换器的双馈风电系统具有定子机端电压灵活可控的特性,在对含有5、7次谐波电网电压条件下该系统运行行为分析的基础上提出了电网谐波条件下适用于该系统的改进控制策略;在实现发电机电流无畸变,且其输出功率、电磁转矩无波动的同时,亦可实现系统输出功率无6倍频波动或输出电流无畸变2种可选的运行功能;最后,对1台2 MW基于串联网侧变换器的DFIG系统在电网谐波条件下的仿真分析,验证了所提改进控制策略的有效性。     

考虑励磁的DFIG静止坐标系输入阻抗的频域建模与时变特性研究

双馈风力串补输电系统的次同步谐振呈现频率时变特性,机理虽已有研究但尚需进一步阐释。双馈风机静止坐标系输入阻抗模型可物理意义明确地解释该现象,但已有模型并未考虑励磁。为此,利用小信号分析和谐波线性化法,在定子侧三相静止坐标系下,考虑励磁并计及扰动相序,采取逐层增加考虑因素的方法,该文建立考虑转子电流控制器和锁相环的双馈风机输入阻抗频域模型,给出阻抗的解析公式和等效电路拓扑,并解释锁相环作用的物理意义。从阻抗角度引入双馈风力串补输电系统的稳定判据,在分析输入阻抗及系统稳定性的影响因素后,研究并讨论双馈风机输入阻抗的时变特性,进而阐明双馈风力串补输电系统的次同步谐振频率时变的物理机制。PSCAD平台上搭建的双馈风力串补输电系统仿真验证了所建模型及衍生结论的正确性。     

基于电流衰减因子的含DFIG配电线路保护方案

双馈感应风力发电机高渗透地分散并入配电网,呈现出与传统电源不同的电磁暂态特性,使得配电线路常规保护难以适应。该文首先推导双馈风机暂态电流表达式,据此分析配电线路区内、外故障时线路两端短路电流在衰减方面的特征差异。提出基于电流衰减因子的含双馈风机配电线路保护新原理,并通过Prony算法构造线路保护实用判据。以某10kV地方电网分散接入双馈风电示范性工程为原型,构建PSCAD仿真模型。大量测试结果表明:所提线路保护方法在不同故障类型、故障位置、风机容量等条件下能可靠地判别被保护线路的区内外故障,且灵敏度较高。     

基于双馈风力发电机三相短路的参数辨识

在双馈风力发电机组中多采用矢量控制对双馈风力发电机转速进行控制,为了给矢量控制提供更精确的电机参数,提高矢量控制的效果,提出基于发电机突然三相短路的参数辨识方法.研究发现三相短路电流中存在直流分量、交流基波分量和交流谐波分量,各分量的变化规律由双馈风力发电机的参数、转差率及转子励磁电压决定;将短路电流波形各电流分量分离...     

电网电压不平衡双馈风电机侧变频器控制策略研究

本文阐述了不平衡电网电压的双馈风力发电机数学模型,研究了双馈风电的不平衡电压的机侧变频器控制策略,仿真验证不平衡电网电压的控制策略的2ωs脉动和谐波畸变。以双同步旋转坐标系为基础,建立电网电压不平衡的双馈风机模型,以矢量控制为基础,采用陷波器的解耦DDSRF电流环控制。仿真验证陷波器的电流环控制不能够完全消除2ωs脉动,且有低次谐波存在;因此,提出了基于误差解耦反馈的解耦DDSRF电流环控制,Matlab/Simulink仿真验证了此控制策略能够消除2ωs脉动,且THD较低。     

绕线型双馈异步风力发电机设计要点

简介当前风力发电系统的几种类型,并对不同的风力发电系统进行比较。在详细阐述绕线型双馈异步风力发电机基本工作原理的基础上,提出了绕线型双馈异步风力发电机设计时的注意事项,同时分析了双馈异步发电机定子侧电流谐波的主要来源。     

改进的双馈风力发电系统小干扰模型

基于双馈风力发电机转子运动方程,对双馈风力发电机组接入无穷大系统引发的负阻尼型低频振荡进行机理分析,寻找产生负阻尼的系统运行条件,以及影响系统阻尼的各个运行参数。基于李亚普诺夫原理,建立了改进的双馈风力发电机组小干扰稳定性模型,相比传统的双馈风力发电机组小干扰稳定性模型。该模型将风机的机械特性、轴系传动特性、发电机电磁特性以及定、转子侧的控制特性全部反映到风机的状态方程里,可以更加准确地反映风机接入系统后的振荡模态。仿真结果验证了上述模型的有效性,并对比了双馈风电机组处于不同运行模式不同控制方法下的系统模态。     

双馈型风力发电机的谐波抑制

由于双馈风力发电机的转子回路采用大功率交直交变流装置,在运行时,它将产生大量谐波电流。为降低谐波对电网的污染,双馈型风力发电机采用多种谐波抑制措施,有效抑制了谐波对电能质量的影响。     

励磁涌流对双馈式风力发电机组二次谐波特性的影响

大规模双馈风电机组并网使得电网的谐波特性与接入传统电源时大不相同。变压器空载合闸是电网产生谐波电流的常见场景,该场景下双馈风机的谐波特性尚未见具体分析。因此以风电场相邻变电站内变压器空载合闸为研究背景,从励磁涌流引起的并网点电压谐波畸变着手,通过定量分析变流器控制下风机定、转子磁链的暂态响应,揭示了励磁涌流影响下双馈风机二次谐波电流的产生机理。进一步分析了双馈风机二次谐波电流对变压器保护的影响,在此基础上提出通过在转子侧变流器控制环节附加陷波器滤除基频分量来实现二次谐波抑制,该方法对场景适用性较强,且实施起来相对简单可行。最后,利用时域仿真验证了理论分析的正确性及抑制措施的有效性。     

风电场联络线短路电流特性的研究

为了对包含双馈感应风力发电机风电场的联络线保护进行研究,有必要对联络线发生故障时的短路电流特性进行分析。对于联络线对称短路故障,利用双馈风力发电机定、转子磁链的暂态变化机理,推导了双馈风力发电机组在联络线远端和近端故障情况下的定子暂态电流解析表达式。对于不对称短路故障,通过利用对称分量法和双馈感应风力发电机简化正负序等效电路,定性地分析了联络线发生不对称故障时的短路电流特性。仿真结果表明含双馈感应风力发电机的风电场联络线短路电流特性与常规电力系统短路电流特性有明显差别。     

基于运行状态评估的双馈风机自适应虚拟同步发电机控制EI北大核心CSCD

双馈风机机械与电气解耦,使得接入电网总有效转动惯量降低,增加电网频率调节压力。分析了双馈风机通过虚拟同步发电机控制实现对系统频率响应技术,研究了双馈风机在调频过程中在不同运行工况下能量变化评估方法,提出基于机组状态评估的双馈风机自适应虚拟同步发电机控制。在理论研究基础上进行时域仿真,结果表明,基于运行状态评估的双馈风机自适应虚拟同步发电机控制在不同出力水平下可以对系统频率提供有效支撑,提高系统频率稳定性,同时调频过程中保证机组运行稳定。     

基于运行状态评估的双馈风机自适应虚拟同步发电机控制

双馈风机机械与电气解耦,使得接入电网总有效转动惯量降低,增加电网频率调节压力。分析了双馈风机通过虚拟同步发电机控制实现对系统频率响应技术,研究了双馈风机在调频过程中在不同运行工况下能量变化评估方法,提出基于机组状态评估的双馈风机自适应虚拟同步发电机控制。在理论研究基础上进行时域仿真,结果表明,基于运行状态评估的双馈风机自适应虚拟同步发电机控制在不同出力水平下可以对系统频率提供有效支撑,提高系统频率稳定性,同时调频过程中保证机组运行稳定。     

考虑撬棒保护的双馈风力发电机定子短路电流计算

双馈风力发电机目前被广泛应用于风力发电系统。电网电压发生跌落时,需要在双馈风力发电机投入撬棒电路,防止转子回路产生过电流,威胁变流器的安全。在考虑故障前有功、无功功率以及撬棒电路投入对双馈风力发电机暂态特性影响的基础上,通过分析不同坐标系下矢量形式的双馈风力发电机等效电路,推导出对称和不对称故障情况下双馈风力发电机定子短路电流的表达式,避免了求解复杂的微分方程,计算过程简便。同时,分析了故障后定子短路电流的影响因素以及撬棒电路对定子稳态短路电流的影响。最后,利用Matlab/Simu-link验证了定子短路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.     

双馈风力发电机变流器并网试验方法研究

针对双馈风力发电机变流器并网时会产生电压波动、冲击电流以及谐波等问题,研究了双馈风力发电机变流器试验平台的构建方法。以1.5 MW双馈风电变流器为样机,研究了其并网切入电流、加载试验、总谐波畸变系数（THD）、功率因数调整能力等并网特性的试验方法,考察这些因素对并网的影响程度。试验结果表明,单台风电变流器可以满足并网要求,而且并网切入电流较小,不致对电网产生较大的影响。     

风力发电系统的暂态仿真模型研究

详细归纳了不同类型风力发电系统的暂态仿真模型,研究了包括空气动力系统、风机轴系系统、桨距控制系统和变频器在内的动态仿真模型,以双馈风力发电机为例,研究了变桨距恒频/变速风力发电系统的控制系统模型。最后,在电力系统分析软件DigSILENT PowerFactory上分别对异步风力发电机、双馈风力发电机和全换相同步风力发电机进行建模,模拟变风速条件下不同类型风力发电机的动态特性。仿真结果进一步验证了所研究模型的正确性。     

双馈异步发电机电刷滑环电阻变化理论与仿真研究

电刷与滑环间良好的电接触是双馈异步发电机稳定运行的前提．电刷滑环电阻是衡量电接触系统可靠性的重要指标。以1．5MW实际双馈风力发电机电刷滑环系统为研究对象．在计及周期性变化的滑环电阻的基础上,对运行过程中电刷滑环动态电阻进行定量分析和计算。利用PSCAD／EMTDC仿真软件．建立正常运行和故障运行下电刷滑环动态电阻数值模型和电路模型．并对电刷电流的间谐波进行理论分析和计算．通过对故障前后的电刷电流傅里叶变换值进行列比分析．得出结论：故障后电刷电流间谐波分量下降率远小于基波分量下降率．且故障下间谐波畸变率远大于正常时间谐波畸变率。该结论可作为双馈异步发电机电刷滑环运行稳定性的削据．对其状态监测和故障诊断具有实际指导意义。