并网双馈风力发电机组的建模与仿真

基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了双馈风力发电机组/风力发电场的暂态模型.对风速变化下风电场并网运行的端口特性做了仿真,验证了模型的正确性.其次,对典型故障情况下并网风电场的运行进行了仿真,分析了转速、有功无功等量的动态响应,并验证了转子侧有Crowbar保护电路的双馈电机有一定的低电压穿越能力,有助于故障情况下电网的恢复.     

混合风电场无功极限的研究

由于客观条件的制约,我国风电场普遍存在弃风现象。针对由双馈感应异步发电机(DFIG)和鼠笼式异步发电机(SCIG)组成的风电场,根据电网调度中心向风电场下达的有功出力指令,建立模型用以确定风电场发出最大感性无功功率(无功极限)的有功调度方案,以充分发掘风电场本身的无功调节能力。该方案可以减少附加无功补偿装置的投切次数以及为其无功补偿的容量提供参考。通过在PSCAD平台上建立混合风电场模型,验证了模型的有效性。     

考虑电缆选型双馈机组分散协调控制对风电场无功优化影响

随着技术发展,双馈式风力发电机成为风电场主流,风电场内部电压波动及网络损耗优化研究也越来越重要。该文基于风机位置的电缆选型,分析双馈机组的无功极限,充分利用风机无功调节能力,将每台风机无功出力、静止无功补偿装置无功出力作为连续控制变量,有载调压变压器分接头位置及风电场固定无功补偿器组数作为离散控制变量,建立综合考虑风电场有功网损和总电压偏差的目标函数,并通过线性递减权重粒子群算法进行分析,得到风电无功优化最优解。通过算例表明:考虑电缆选型的双馈式风力发电机分散协调控制能有效降低网损及电压波动。     

电力电子技术在风力发电中的应用综述

风能是不能储存能源,将风能转换成电能并输送到电网过程中,电力电子设备是关键因素之一．介绍了当前主要的风力发电机系统及其控制．针对最具有发展潜力的变速恒频双馈风力发电系统,分析其用于转速控制的电力电子变换器装置．分析了交流并网安装静止无功补偿器的意义,介绍了基于VSC的轻型直流输电原理．最后,描述了未来大容量海上风电场将更广泛应用电力电子装置．     

采用网侧TCVR的双馈风机低电压穿越控制策略研究

随着风电并网容量的快速增加以及海上风电的发展,风电机组在故障期间的并网运行特性更加受到关注。采用了一种比较简单的双馈型风力发电机组的低电压过渡方案。在风电场变电站的低压侧安装晶闸管控制电压调节器(TCVR),当电网电压跌落时,根据电网电压下降的幅度对网侧电压进行合理补偿,提高双馈电机定子侧电压。在PSCAD/EMTDC中建立了5 MW双馈风电系统的模型,应用所提的控制方法,对风电机组在严重对称故障下的运行特性进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

基于聚类分析的双馈机组风电场动态等值模型的研究

针对大型双馈机组风电场,提出一种新的动态等效建模方法。该方法是一种基于双馈风力发电机暂态电压特性的聚类分群方法,即根据风电场内各双馈发电机受系统故障影响程度的不同,识别出电压的动态响应行为相近的风力发电机,并对分群后的双馈发电机及其电气接线系统进行等值聚合,实现了双馈机组风电场的动态等值多机表征。利用电力系统分析综合程序(PSASP 6.2),搭建了双馈机组风电场详细模型和等值模型,并与传统的单机等值模型进行了比较分析。结果表明,所建立的多机等值模型能够较准确地反映双馈机组风电场并网点的动态特性。     

双馈风电机组电力系统低频振荡阻尼特性

由于风力发电机组没有功角,采用数学模型方法分析含风电场的电力系统的低频振荡可能会产生一定的误差,提出基于实测信号的随机子空间算法对大规模双馈风机并网后的系统阻尼特性进行了分析.以含完整双馈发电机组动态模型的电力系统为例,分析了含双馈风电机组的电力系统阻尼特性.分析结果表明,随着风电接入容量的增加,阻尼比并非单调变化,而是存在一个最佳风电接入容量;含双馈风机组的电力系统由于装设了高响应速率的电力电子器件——换流器,有利于系统的小干扰稳定;风电场的阻尼特性与风电场接入位置和故障点之间的电气距离有紧密联系.     

变速恒频风力发电机组输出特性分析

以变速恒频风力发电系统为研究对象,依据发电机数学模型和交流电机矢量变换控制原理,设计了交流励磁变速恒频(VSCF)发电机定子磁链定向的矢量变换控制系统,对转子侧变换器建立了外环定功率控制内环定电流控制的双闭环控制结构,实现双馈发电机定子有功P和无功Q的解耦控制,从而获得最大风能捕获的高效发电运行。并在PSCAD/EMTDC仿真环境下建立了变速恒频风力发电机组的整体动态数学模型。以渐变风和阵风为例,对由5台单机容量为2 MVA双馈感应电机(DFIG)组成的风电场并网前后的运行特性进行仿真研究,通过仿真分析,揭示了风电场并网运行的动态特性,并验证了数学模型和控制策略的正确性和有效性。     

不同风电机组并网对电力系统暂态电压稳定性的影响

随着中国三北风电基地的初步建成,初步实现了大型风电场集中并网。但由于风电场始终处于电网的末端,场内机型不一,网架结构较弱,致使电网有功和无功波动,降低了电力系统暂态电压稳定性。针对上述问题,建立基于普通异步风力发电机组(AWT)、双馈异步风力发电机组(DFIG)的暂态数学模型,并以新疆某地区风电场作为实例,利用PSASP仿真软件分析这两类型风力发电机组以各种比例接入系统后的暂态电压稳定性。仿真结果以及临界故障清除时间(CCT)表明:并入电网的风电场DFIG占有量越多,系统的暂态电压相对越稳定。     

应用DFIG-PSS改善电力系统低频振荡

在双馈异步风力发电机组中加装电力系统稳定器(DFIG-PSS)以提高系统阻尼,并分析了DFIG-PSS抑制低频振荡的原理,总结了4种典型的PSS模型和不同DFIG的控制方案下DFIG-PSS的输出接口位置,以及DFIG-PSS的输入信号.通过在含DFIG风电场的3机9节点系统中的仿真分析,表明DFIG-PSS对区域内振荡和区间振荡均有改善效果,且DFIG-PSS安装位置的不同,对低频振荡的改善程度也存在差异.