双馈风电机组高电压穿越性能实现方案探讨

针对近年来出现的由电网电压骤升引起的风电场大规模脱网事故,分析了通常电网电压骤升的原因及其对双馈风机的危害。通过对双馈风机高电压期间暂态过渡过程的理论推导,针对性地提出了高电压穿越性能的实现方案,以提高双馈风机的高电压穿越能力。     

双馈风电机组高电压穿越协调控制策略

针对传统高电压穿越技术存在的不足,提出了一种在发电机组定子侧串联电抗、直流侧增加卸荷电路、网侧变流器无功控制的高电压穿越协调控制策略,实现了在提高双馈风电系统高电压穿越能力的同时减少风电场无功设备投资成本的目标。以某双馈风电场并网方案为例,构建仿真模型,验证了提出的控制策略在提高双馈风电场的高电压穿越能力及高电压穿越结束后系统运行稳定性方面的可行性和优越性。     

双馈风电机组高电压穿越问题综述

针对现代电网规范要求风电机组必须具备故障穿越能力,研究了现代风电并网规范,给出各国高电压穿越准则并进行相应的比较分析.以当今最为流行的双馈风力发电机组为例,分析电网电压骤升时的暂态特性并综述现有的高电压穿越技术方案,从改进的控制策略和增加硬件电路两个方面进行阐述,指出高电压穿越技术未来的发展趋势.     

双馈风电机组高电压穿越控制策略研究

风电机组的电网电压故障穿越能力是风机重要的并网性能评价指标。随着风机低电压穿越能力的深入研究,电网电压骤升成了威胁风机安全运行的因素。为了研究双馈风电机组在电网电压骤升下的特性及不脱网运行控制策略,分析了电网电压骤升时双馈感应发电机的电磁暂态过渡过程。结合现场运行风电机组的实际特性,提出一种易于工程实现的双馈风电机组高电压穿越控制策略。该控制策略不需更改原风机一次回路结构,只对双馈风机的发电机侧控制逻辑进行修改,即可实现双馈风电机组在电网电压骤升时不脱网运行,保障机组安全与电网稳定。最后通过仿真验证了控制策略的可行性。     

双馈风电机组高电压穿越控制策略与试验

针对风电的高电压脱网问题,介绍了主要风电并网导则对高电压穿越的要求,对比分析了双馈风电机组低电压和高电压的电磁暂态特性,论证了双馈风电机组1.3倍额定电压的高电压穿越过程全程可控的可行性。提出了一种基于双馈变流器动态无功控制的高电压穿越控制策略和风电机组主控系统与变流器协同控制完成高电压穿越的实现方法,避免了Crowbar或Chopper保护动作对高电压穿越特性的不利影响。在MATLAB/Simulink中建立了2 MW双馈风电机组高电压穿越仿真模型,实现了高电压穿越全过程仿真;利用高电压发生装置,在2 MW双馈风电机组上进行了高电压穿越现场试验,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。     

提高双馈风电机组高电压穿越能力的控制策略

为了提升风电场高电压穿越能力,提出了一种协调动态无功补偿装置(STATCOM)与网侧变流器(GSC)的无功功率控制。电网电压骤升期间,根据设计的高电压穿越方案,STATCOM能够协调GSC向电网提供大量的感性无功功率,吸收系统过剩的容性无功功率,保证风电机组高电压穿越期间不脱网运行,并降低了双馈风机的功率及转矩振荡。最后,通过在Digsilent建立仿真算例,验证了所提出的高电压穿越方案的可行性及有效性。     

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。     

基于安全电压的双馈风电机组高电压穿越判别方法

基于双馈风电机组的动态无功支持能力,在电网电压骤升时协调控制网侧变流器和发电机定子输出的无功功率,维持直流侧母线电压的安全稳定运行。根据DFIG直流侧电容的高电压穿越安全要求,定义了电网电压骤升时双馈风力发电机组接入电压的安全电压。然后基于安全电压给出了DFIG在电网电压骤升时能否实现高电压穿越的判断依据,并给出了其高电压穿越时的无功协调输出策略。仿真结果验证了所提的方法。     

双馈式风电机组高电压穿越技术联合仿真研究

从风电机组整机角度,开展双馈式风电机组高电压穿越技术的研究。首先,对双馈式风电机组的传动链系统、变桨系统和双馈发电机等进行理论建模研究;其次,具体阐述双馈式风电机组的高电压穿越实现技术;最后,利用GH Bleded软件和MATLAB软件各自的优点,对双馈机组高电压穿越性能进行联合仿真研究。结果表明:研究的高电压穿越技术能较好地实现高电压穿越功能;同时,双馈式风电机组具有高电压穿越功能后,在电网扰动故障情况下,还可以减小对机组关键部件造成的载荷。     

考虑桨距角控制的双馈风电机组高电压穿越控制策略

针对基于传统控制策略双馈风电机组高电压穿越存在超速脱网风险的问题,提出一种考虑桨距角控制的高电压穿越控制策略。高电压穿越期间,一方面通过控制风电机组为电网提供无功支撑;另一方面,当转子转速达到参考值时启动桨距角控制,抑制转子转速上升。仿真结果表明,与传统控制策略相比,所提控制策略可使双馈风电机组在兼顾对电网提供无功支撑和避免转子转速越限两个目标下实现高电压穿越。     

双馈风电机组低/高电压复合穿越的控制策略研究

目前研究双馈风电机组（DFIG）高电压穿越的重点是单次高压型故障,然而DFIG低电压穿越后,由于无功补偿策略的不合理性,会引发低高电压复合型故障,对电压二次骤升的暂态分析造成一定影响。因此,在低压恢复阶段的前提下,对电压二次骤升下的转子电流公式进行合理推导,并提出一种转子过电流抑制策略。然后基于故障穿越时系统的无功需求,改进网侧变流器的控制策略。该策略一方面能够减少撬棒保护的投切频率,在一定程度上避免转子侧换流器旁路造成的不可控性;另一方面能够最大限度地向机组给予无功支持,保持直流母线电压处于稳定状态,提升高电压穿越的可靠性。     

电压源型双馈风电机组低压穿越控制策略

在电网深度故障情况下,电压源型双馈风电机组控制环节中的惯量和阻尼作用不利于风电机组低压穿越。根据电流源型双馈风电机组的低压穿越策略提出了一种基于模式转换的电压源型双馈风电机组低压穿越控制方法,即在故障期间切换为电流源型控制方式,故障恢复后切换为电压源型控制方式。通过分析双馈风电机组电压源型和电流源型控制结构,提出基于状态变量预同步的柔性模式切换方法,实现了电压源和电流源运行模式的无冲击切换。根据风电机组低压穿越相关规定,制定暂态期间机组冲击电流抑制、有功恢复整定以及动态无功补偿方案,实现了电压源型双馈风电机组在电网深度故障情况下的低压穿越。通过仿真对上述方法的有效性进行了验证。     

双馈风电系统高电压穿越的节能控制策略

在研究双馈风力发电系统高电压穿越的节能控制问题的过程中,考虑到外部风力环境变化较大,需保持变换器的稳定性节能控制。传统节能控制方法不仅动态及稳态性能差,而且节能控制策略相对复杂。为了提高节能控制效果,提出采用串联网侧变换器的双馈风电系统高电压穿越的节能控制策略,向串联网侧变换器的控制向电机定子侧和电网间添加合理的控制电压,按照电网电压定向的同步旋转,给出d-q轴系下SGSC的电压控制方程,保持DFIG定子端电压不变,过滤DFIG定子磁链中的暂态直流分量。当双馈风电系统电压及电流均不超限时,对转子侧变换器和并联网侧变换器的输出电压矢量进行节能控制,使双馈风电系统为电网提供最大程度的无功支持,快速恢复电网电压。仿真实验结果表明,所提策略具有很高的节能控制性能。     

一种新型双馈风电机组低电压穿越技术研究

深入分析了双馈风电机组的数学模型并研究了新型低电压穿越(LVRT)硬件设计原理和控制策略,并在不同控制模式下进行仿真,对比分析了风电机组发生电网电压跌落和恢复过程中相关暂态特性,同时在风场进行实际的LVRT测试及相关策略验证测试。这种新型LVRT技术有利于减小风电机组在发生电网电压跌落和恢复过程中相关暂态特性对风电机组的不良影响。     

基于DVR的双馈风电机组不对称电压故障穿越

基于动态电压恢复器DVR(Dynamic Voltage Restorer)能够在短时间内恢复电压的特点,研究了DVR协助双馈风电机组穿越不对称电压故障的能力。针对双馈风电机组,选择了合适的DVR拓扑结构及其补偿策略,分析了基于比例-谐振PR(Proportional-Resonant)控制器的DVR控制方法,并提出采用单环电压反馈控制的策略。利用PSCAD/EMTDC搭建的详细仿真平台,展示了在DVR的保护下双馈风电机组成功穿越不对称电压故障的能力及其改善的瞬态性能。     

双馈变速风电机组低电压穿越控制方案的研究

根据紧急电网规程要求,电网故障时风电机组应能保持与电网连接并向系统不间断供电,故人们开始关注风电机组在暂态过程中的表现,并相应提出了低电压穿越(LVRT)要求.讨论了外部电压骤降下DFIG风电系统的低压穿越控制策略和保护方案,在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了双馈风电机组的详细模型及其LVRT控制模型,并对一个风电场连接无穷大系统进行了仿真,比较了不同故障严重程度时双馈机组的低电压控制方案.仿真结果表明,转子快速短接保护装置(Crow-bar)在电网暂态过程中可以有效防止过电流对转子变频器的危害,其切除时刻对故障电网恢复和变频器保护有较大影响.通过合理地控制能使风电场穿越较为严重的电网故障,并且无需吸收大量无功功率,有利于电网的恢复.     

降低高电压风险的双馈风电机组低电压穿越参考功率整定

传统LVRT期间参考功率整定方法多从有功功率整定角度考虑,对于无功功率整定研究较少。本文提出了一种DFIG在LVRT期间的参考功率整定方法。在电网电压发生跌落故障情况下,本整定方法在保证DFIG不发生超速脱网的条件下,对DFIG发出的无功功率进行整定,在加速机端电压快速恢复的同时,防止转子发生过电流事故。仿真表明,电网...     

降低高电压风险的双馈风电机组低电压穿越参考功率整定

传统LVRT期间参考功率整定方法多从有功功率整定角度考虑,对于无功功率整定研究较少。本文提出了一种DFIG在LVRT期间的参考功率整定方法。在电网电压发生跌落故障情况下,本整定方法在保证DFIG不发生超速脱网的条件下,对DFIG发出的无功功率进行整定,在加速机端电压快速恢复的同时,防止转子发生过电流事故。仿真表明,电网电压跌落故障期间,本文提出的参考功率整定方法在保证DFIG不发生超速脱网的前提下,加速机端电压恢复的同时,能够确保转子侧不发生过电流故障。最终仿真结果验证了本文所提参考功率整定方法的有效性和可行性。     

基于储能型DVR的双馈风电机组电压穿越协调控制

针对双馈感应发电机(DFIG),提出了一种基于超级电容器(SC)储能的动态电压调节器(DVR)实现电压穿越的协调控制策略.在电网电压故障时,基于SC的DVR对DFIG端口电压进行完全补偿,使得DFIG端口电压始终维持在正常水平;并通过DFIG和基于SC的DVR协调控制,减少DFIG在故障期间输出的有功功率,从而减少故障期间所需的DVR功率和容量.在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型,分别进行了对称和不对称故障下的零电压穿越、低电压穿越和高电压穿越仿真.仿真结果证明了所提出的协调控制策略的有效性.     

双馈风电机组暂态特性分析及低电压穿越方案

提出了一种新的转子暂态电流计算方法,将电网故障后电机的电磁暂态过程处理为不同状态的叠加,综合考虑了定子侧电压故障分量、转子侧电压故障分量以及Crowbar电路投入引起的暂态冲击作用。在此基础上,推导了转子电压峰值与Crowbar电路阻值间的函数关系,利用作图法给出了Crowbar电阻取值的实用整定原则。针对Crowbar电路切除后低电压期间的电机控制,提出了一种根据电压跌落深度调整有功和无功参考值的自适应控制策略及相应的低电压穿越方案,使双馈风力发电机在电压跌落期间能给予系统一定的无功支撑。最后,以1.5MW双馈风力发电机为例进行仿真验证,结果表明所述方法正确有效。