UPFC提高双馈风电机组稳定性的动态仿真分析

提高风电场的低电压穿越能力LVRT（Low Voltage Ride Through）以及维持并网系统暂态稳定具有重大意义。针对双馈风电机组利用自身背靠背变流器控制电磁转矩和无功功率这一方案的不足以及撬棒保护电路（Crowbar）在故障期间频繁投入与退出可能引起电磁转矩波动的问题。分析了UPFC和双馈风电机组的数学模型与控制策略,在DIgSILENT/PowerFactory中建立了含UPFC的风电并网系统仿真模型,通过研究故障前后风电场PCC节点电压,风电场发出功率状况以及风电机组的转速稳定性,验证了UPFC对风电场电压稳定的支撑作用,并能维持风电并网系统的暂态稳定。     

双馈变速风电机组频率控制的仿真研究

双馈变速风电机组采用双脉宽调制（PWM）变流器实现电磁与机械的解耦控制,这也使得双馈变速风电机组对系统频率变化的响应降低。文中以双馈变速风电机组模型为基础,根据双馈变速风电机组控制特点和控制过程,在电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory中增加了频率控制环节,在系统频率变化时,双馈变速风电机组通过释放或者吸收转子中的一部分动能,相应增加或者减少有功出力,实现了风电机组的频率控制。仿真结果证明了频率控制环节的有效性和实用性,并证明了通过增加附加频率控制环节,风电场能够在一定程度上参与系统频率调整。     

双馈感应风电机组三相短路电流特性研究

以电网发生三相短路故障时双馈感应风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)的动态物理过程为基础,分析了定子、转子电流中各频率成分之间的依存关系。基于同步旋转d-q坐标系下DFIG数学模型,从磁链变化的角度,推导出DFIG定子三相短路电流的近似解析计算表达式。提出的计算模型与PSCAD/EMTDC中搭建的DFIG模型的时域仿真结果进行对比,误差小于3%,验证了计算模型的有效性和分析结果的正确性。     

基于PSCAD的双馈风电机组建模与仿真

双馈感应风电机组仿真建模研究的文献很多,但鲜有描述双馈风电机组详细建模过程的。为此,介绍在PscAD／EMTcD软件中建立包含风力机、双馈风力发电机、变频器和控制系统的双馈感应风电机组的全过程,在此基础上搭建系统电磁暂态仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明所构建的模型可实现有功、无功功率的解耦控制和最大风能跟踪;实现保持直流母线电压恒定和交流侧单位功率因素控制;与实际双馈风电机组的风速-输出功率具有较高的一致性。     

基于RTDS与MATLAB的双馈感应风电机组动态特性仿真比较

以MATLAB/Simulink中双馈感应风电机组(DFIG)的平均值模型为依据,首先在RTDS/RSCAD中相应搭建DFIG的平均值模型;然后对MATLAB与RTDS的仿真方法进行比较;最后在单机无穷大系统中分别就初值、风速扰动和故障扰动下的变速风电机组的动态响应特性在MATLAB和RTDS平台上进行比较验证.仿真结果表明,RTDS不仅可准确移植其他平台的风机模型,而且可以在始终保持仿真-实际时间比为1.0的前提下提供更详细的状态量信息.     

大容量双馈风电机组虚拟惯量调频技术

针对风电机组不主动参与电网频率调节的问题,量化评估了大容量双馈风电机组利用风轮旋转动能进行调频的能力,提出了基于附加转矩的风电机组虚拟惯量调频控制方法,并研究了其实现原理与控制策略,建立了大容量双馈风电机组Bladed+MATLAB联合仿真模型,实现了虚拟惯量调频全过程动态仿真。首次在MW级风电机组上进行了虚拟惯量调频现场试验,揭示了大容量风电机组虚拟惯量调频的动态特性与技术特点。试验结果表明了理论与仿真分析的准确性及控制策略的有效性。     

考虑双馈风电机组变流器控制参数的风电场内机组振荡分析

在风电场内,风电机组变流器控制参数设置不当可能会引发该机组及其他机组的功率振荡,威胁电力系统的正常运行.为了研究变流器控制参数对风电场内机组振荡的影响,以双馈风电机组为例,首先考虑变流器控制参数推导机组的能量函数.然后,分析变流器控制参数对机组能流功率和能量消耗的影响.接着,针对风电场内机组变流器控制参数的不同,研究风...     

双馈风电机组故障穿越方案研究

针对风电并网规范对风电机组故障穿越要求高的问题,介绍基于串联网侧变流器(SGSC)故障穿越方案的拓扑结构,对双馈风电机组采用SGSC实现低电压穿越的控制原理进行归纳分析,提出一种结合固态断路器(SSCB)和SGSC的新型故障穿越方案,分析新型故障穿越方案存在的问题及处理方法并提出进一步研究的方向。     

基于扰动观测器的双馈风电机组最优复合反馈控制研究

双馈风电机组的转子通过变流器连接到电网,由于在转子侧的硬件电路中含有开关模块,使系统在运行过程中极易产生谐波扰动,该谐波会增加风机的损耗,使风机运行不稳定,减低电能质量。针对这些问题,首先设计了一种最优复合反馈控制器,使无扰动风机系统工作在稳定状态;然后,对含谐波扰动的风机系统,设计扰动观测器,观测出谐波扰动并在输入端进行抵消,使含谐波扰动的风机系统能够快速到达稳态;最后,通过仿真验证了设计的扰动观测器能够准确观测出谐波扰动,控制策略能够使双馈风电机组系统快速到达稳定状态。     

双馈风电机组低电压穿越特性的试验研究

低电压穿越能力正逐渐成为大型并网风电机组的必备功能之一,要求风电机组在电网电压跌落发生时保持并网,故障消除后快速恢复正常运行。在分析双馈机组电压跌落特性的基础上,采用了转子主动式Crowbar电路和直流侧卸荷电路相结合的方法来实现双馈风电机组的低电压穿越功能,讨论了具体的低电压穿越控制策略,通过仿真验证了电路结构和控制策略的正确性。在实验室10 kW双馈机组实验平台上,采用电压跌落发生器模拟电网电压跌落故障,进行了电网电压跌落至额定电压20%时不同持续时间的测试,证实了所采用的低电压穿越控制策略的有效性。     

大型变速双馈风电机组动态稳定性仿真分析

介绍了变速双馈风力发电机组的基本结构,建立了双馈风电机组在dq坐标系下的动态数学模型。应用MAT-LAB/Simulink搭建了系统仿真模块,对大型双馈风力发电机组的动态稳定性做了仿真研究。仿真结果表明了所建模型的正确性,以及在风电系统中利用变速技术后可以大大提高风能的利用率,改善了电力系统稳定性,并说明了变速双馈风力发电机组具有具有良好的动态特性和低电压穿越功能,为今后大型风电场的建立提供了可靠的理论依据。     

双馈风电机组超速脱网机理分析及实例

近年来,风电机组大面积脱网事故屡有发生,给所连接电网带来冲击.以往关于风电机组脱网的研究主要集中于风电机组受扰后的电磁暂态过程.事实上,当电网故障扰动导致双馈风电机组Crowbar保护动作后,也打破了风电机组的转矩平衡.如果风电机组在受扰后的机电暂态过程中不能建立新的转矩平衡,将会引起风电机组超速保护动作,致使机组脱网.分析了配有Crowbar保护的双馈风电机组受扰后的机电暂态过程,揭示了双馈风电机组受扰后超速脱网的机理,推导了超速脱网的条件.运用所提出的分析方法,分析了一个风电机组超速脱网的工程实例,结果表明所提出方法是有效的.     

双馈风电机组并网次同步振荡研究

首先基于次同步振荡理论,研究了双馈风电机组在弱电网并网情况下的机组脱网问题。研究发现,输电线路的串补投入和变流器控制策略对低频振荡敏感的因素导致了次同步振荡的发生;然后提出一种在网侧变流器中加入带阻尼特性的特定滤波器策略,该策略能够有效抑制风电机组与电网之间的振荡;最后,仿真结果验证了该方法的有效性。     

含SVC双馈风电机组暂态输出特性仿真分析

在风电机组出口装设静止无功补偿器（SVC）进行电压调节对于改善风电机组电压特性具有重要作用,但对于增加SVC后系统的暂态特性尚未进行较深入的研究。分析了SVC阻抗特性,并利用RTDS搭建了含SVC的双馈风电机组的实时暂态模型。对电网发生不同故障时含SVC双馈风电机组的暂态输出特性进行了仿真分析。结果表明：在电网侧故障后,SVC将提高双馈风电机组的出口电压,并增大向系统提供的短路电流,从而使DFIG出口处低压保护的动作灵敏度降低、过流保护的动作灵敏度有不同程度的提高。     

基于实际风电场的双馈感应风电机组联网运行特性仿真分析

随着并网运行风电场数量逐年剧增,双馈感应风电机组作为广泛应用的主流机型之一,其联网运行特性对研究风电场与电网之间的交互作用具有重要作用。本文给出了双馈感应风电机组的数学模型,包括风力机模型、发电机模型和四象限变流器模型。以东北某实际风电场双馈感应风电机组为例,在PSCAD/EMTDC电力系统仿真平台上,搭建了双馈感应风电机组联网运行仿真系统,对双馈感应风电机组在不同工况下的联网运行特性进行了分析,揭示双馈感应风电机组联网运行特性,电气设备阻抗参数与外特性之间的内在关联关系。     

双馈风电机组中频谐波电流建模与分析

随着风电产业的快速发展与电力电子设备容量的不断提升,双馈风电机组得到了更多应用与装备,其引起的中频段(100~1 000Hz)谐波问题不容忽视。为准确反映双馈风电机组电机内部及其与电网之间谐波的相互影响,需建立可评估双馈风电机组定子侧输出中频谐波电流的等效谐波模型。采用典型矢量控制的双馈风电机组为研究对象,研究了电网背景谐波、脉宽调制死区对双馈风电机组定子侧中频谐波电流的影响机理,建立了包含电网背景谐波、脉宽调制死区并可评估双馈风电机组定子侧中频电流的数学模型。最后,通过3.0 MW双馈风电机组的仿真结果、计算结果和现场测试数据的对比,验证了所建立的双馈风电机组谐波模型的准确性。     

基于双线性观测器的双馈风电机组变流器功率管开路故障诊断

针对双馈风电机组变流器的开路故障,提出一种基于双线性观测器的故障诊断方法。从双馈感应发电机和变流器的数学模型出发,根据模型的非线性特点,推导双馈风电机组变流系统的双线性模型,并构造出变流系统的双线性电流观测器。通过电流观测器得到变流器的电流残差信息,并据此对变流器进行故障检测,然后利用电流平均值定位出具体故障器件。考虑到功率管开关延时、死区时间及测量噪声的影响,设计自适应阈值进行故障判断,保证了诊断的鲁棒性。通过不同故障类型和电网电压跌落的仿真分析,验证了所提开路故障诊断方法的有效性和可靠性。     

双馈风力发电变流器谐波建模与特性分析

双馈风力发电系统系统中包含电力电子变流器,变流器滤波电容、电感与变流器控制环节交互作用容易引起谐振造成严重谐波放大问题。本文根据双馈风力发电系统电网侧变流器和转子侧变流器控制特点,分别建立了电网侧变流器和转子侧变流器输出电流与谐波源之间的关系得到变流器谐波等效模型,研究分析了两个变流器谐波输出特性影响因素。研究分析结果表明,可以通过合理调节变流器控制参数抑制双馈发电系统谐波输出。采用PSCAD仿真模型验证了理论分析的正确性。     

双馈风电机组机端电压控制策略研究

为解决风电场并网点(PCC)电压稳定问题,提出以单台双馈风电机组机端电压调节为目标的控制策略,充分发挥双馈风机作为风电场的元素组成部分的调压能力,结合风机实际运行结果作出了分析,并对PI控制器参数改变导致的电压调节的影响作出分析。