发电机非同期并网事故分析及改进措施

针对广州恒运电厂#8发电机组首次并网时发生的发电机非同期并网事故,从同期回路电气设计图、现场同期回路二次电压接线、同期装置的定值整定以及同期装置的性能调试等方面进行复查、分析,找出导致发电机非同期并网的原因,并对发电机同期回路加以改进,使发电机安全并网,确保了发电机和电网的安全、稳定运行.     

双馈风力发电系统空载并网控制与实验研究

为避免发电机在并网时发生的电流冲击,并使其安全平稳地接入电网,在分析双馈变速恒频风力发电机组工作原理及其数学模型的基础上,将矢量变换控制技术应用到双馈发电机并网控制中,提出了一种基于电网电压定向的空载并网控制策略,采用了一种新型软件锁相环(SPLL)以实现对电网基波电压正序相位的快速跟踪.搭建了3 kW风力发电实验平台...     

变速恒频双馈风力发电柔性并网控制

传统的风力发电并网方式为"刚性并网",在并网瞬间会产生很大的冲击电流.本文根据交流励磁变速恒频风力发电的运行特点,将矢量控制的定子电压定向技术应用在双馈发电机的并网控制上,对风力发电的"柔性并网"进行了分析,即根据电网电压和电机转速来调节转子的励磁电流,在变速条件下实现无冲击电流并网,实现了输出有功和无功功率的解耦控制.建立了交流励磁发电机空载并网、负载并网、并网后的稳态运行和电网波动情况下的不脱网控制模型,完整的仿真研究验证了变速恒频风力发电柔性并网控制策略的正确性与有效性.     

电动汽车有序充放电控制技术研究

研究电动汽车有序充放电装置与控制策略,能够解决高渗透率电动汽车并网问题,对未来电网的安全稳定经济运行意义重大。研究了电动汽车充放电负载特性及充放电设备结构与控制机理,分析了一种基于虚拟同步发电机算法的充放电机并网先进控制算法,并给出了电动汽车充放电机并网接口控制系统,指出基于虚拟同步发电机算法的电动汽车充放电并网控制策略,拥有良好的性能和推广价值。     

双馈异步风力发电系统电网故障穿越能力研究

在分析风电机组并网导则的基础上,首先对双馈异步风力发电机组进行数学模型的建立,分析了电网对称运行情况下的控制策略.然后对电机在电网电压跌落情况下的运行状况作理论分析,并提出采用主动式Crowbar电路来保护转子侧变流器和发电机本身的方案.在MATLAB/Simulink建立的风电场模型中进行电网电压深度跌落情况下的仿真...     

发电机并网的仿真研究

发电机并网要求满足准同期条件,并网要求准确、快速.准确可以保障安全和减少对发电机并网引起的冲击,而快速则能够减小发电机的空转损耗.随着计算机工业的发展和数字技术的迅猛进步,研制使用能够自动实现发电机并网的智能仪器已成为发电厂技术革新和自动化改造的重要课题.本文探讨了发电机安全并入电网所需的条件,借助工程计算软件MATLAB强大的绘图功能对不同条件下的并网过程进行了仿真分析,从而得出了一些重要的结论.这些结论为自动准同期装置的研制提供了理论根据.     

湖南电网并网发电机进相运行现状与分析

发电机进相运行是改善电网电压质量的一种有效而经济的手段.文章根据发电机进相运行试验情况,分析了影响湖南电网并网发电机进相运行的实际限制条件,为电网今后制定运行方式提供依据.     

基于RTDS的DFIG系统并网控制策略研究

风力发电机控制系统空载并网控制策略直接关系到发电机并网瞬间对大电网稳定的影响,通过对双馈型异步发电机空载并网情况下网侧变流器和转子侧变流器控制策略进行了研究,分别采用定子磁链定向和定子电压定向控制策略实现了空载并网和网侧变流器控制,将发电机参数的有功分量和无功分量进行了解耦控制,同时保证功率因数的恒定.在实时数字仿真平台中搭建了双馈型风力发电系统的空载并网模型,仿真结果验证了所提出控制策略的正确性.     

利用改进Crowbar电路提高DFIG低电压穿越能力

在分析传统Crowbar保护电路的基础上,提出利用串联制动电阻的改进Crowbar保护电路.利用MATLAB/Simulink仿真平台建立了基于双馈感应风力发电机(DFIG)的风电场并网仿真模型,针对提出的改进保护电路,对双馈感应风力发电机在电网电压跌落的情况下的运行特性进行了仿真研究,并将两种电路的保护效果进行对比,结果表明,该改进保护电路设计合理,有效地提高了DFIG的低电压穿越能力.     

同步发电机非同期并网引起强迫功率振荡分析

对发电机非同期并网引起强迫功率振荡的机理及其特性进行了分析.通过对非同期并网的滑差分析、发电机转矩分析,结合强迫功率振荡理论,提出在发电机非同期并网过程中产生的2种低频模式下的谐波转矩可能激发系统的强迫功率振荡,即双滑差激发.通过仿真和电网的实际案例分析,进一步论证了上述理论分析的正确性.     

风电场柔性直流输电的故障穿越方法对风电机组的影响

柔性直流输电(VSC-HVDC)系统是大型风电场并网的较好选择,当发生交流系统故障时,故障穿越控制器可维持该系统的稳定性。然而,控制器会对风电机组造成一定影响。针对大型风电场VSC-HVDC系统接入的故障穿越问题,文中首先在PSCAD/EMTDC中建立了含有普通异步/双馈风电场详细模型的两端VSC-HVDC系统仿真模型,并验证了升频法和降压法两种典型的故障穿越方法。然后进一步研究了不同类型风电机组在不同的故障穿越方法下的特性和差异,从而得出风电场VSC-HVDC系统的故障穿越方法对风电机组的影响规律。研究得出的结论可以为不同类型的风电机组接入VSC-HVDC系统时故障穿越方法的选择提供一定的参考依据。     

兆瓦级风力发电变流系统多重斩波器的研究

讨论了1.2MW变速恒频风力发电变流系统中的多重斩波器。变流系统采用AC/DC/AC结构,基于DSP控制,使得永磁同步电机输出的电能高效地传递到电网。其中多重斩波器采用平均电流法控制,利用状态空间平均法以及小信号模型分析了升压斩波电路,确定了电路的PI调节器参数。实验结果验证了理论分析,证明PI调节器具有很好的动态性能和稳态性能。     

变速直驱永磁风力发电机控制系统的研究

在直驱永磁风力发电系统中,永磁发电机的输出电压的幅值和频率随风速的波动而变化,不可直接并网。根据风力机运行特性和最佳风能利用原理,本文设计了由不可控AC/DC整流器和可控DC/AC逆变器组成的控制系统,通过控制逆变器的输出电压或电流实时跟踪给定值,来控制永磁发电机电磁转矩,实现最大风能的获取和无功功率可调。本文在理论上分析了方案的可行性,并搭建了基于DSPTMS320LF2407的实验室硬件平台。     

全功率变换风电机组机侧换流器与交流系统间动态交互机理及对稳定性的影响

全功率变换风电机组通过一组背靠背连接的电压源换流器将风电功率注入交流电网。研究表明,网侧换流器与交流电网直接连接,其间可能出现强交互、导致系统在扰动作用下出现功率振荡现象。而对于机侧换流器与交流系统间是否有强交互的可能,其如何产生、又有何影响,当前未见有充分的理论分析与研究。为分析机侧系统与网侧系统间的动态交互作用,首先建立了将全功率变换风电机组视为由机侧系统和网侧系统构成的互联系统,并建立其小信号模型。然后,根据互联系统模型与系统框图,发现了风电机组机侧系统与网侧换流器甚至是交流电网间动态交互作用的通道、及影响因素。最后通过仿真算例,进一步分析与验证了机侧系统与网侧系统的动态交互的存在性及其影响。     

A study of AC link and DC link method for wind power generation connected to electric power system

In this paper, grid‐connection of wind power generators was evaluated from the viewpoint of frequency fluctuation. Wind power generation is a power generation method that depends on natural energy, and there is some concern that it may exert a negative influence on electric power quality. As a result, it is necessary to maintain high electric power quality when wind power generation is connected to the grid. The AC link method, the AC‐DC link method, and the DC link method are alternatives for grid connection of wind power generators. The model system was constructed with the use of a synchronous generator and an induction generator as wind power generator, and verification experiments were performed. Verification experiments using the various grid‐connection methods for each generator were conducted. The steadiest frequency characteristic was obtained in the DC link method. In particular, the stability level was highest in the wind power generation system using the DC link method with a wound‐rotor induction generator. Generally, induction generators are grid‐connected by the AC link method. Therefore, grid‐connection of induction generators by the DC link method appears effective from the viewpoint of frequency fluctuation. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 178(3): 21–30, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21196     

基于超级电容储能的大容量直驱风电机组低电压穿越策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)可用作大容量风电机组的换流器,其具有良好前景,但需要解决风电机组低电压故障时易脱网运行的问题。鉴于此,提出了一种基于超级电容储能的低电压穿越策略。考虑超级电容的利用效率和变流器的约束条件,通过DC-DC变换器对超级电容的储能模式进行控制,实现故障期间机、网侧的功率平衡,以稳定直流侧母线电压。按照海上风电场规定,确定了故障期间网侧MMC有功无功电流分配原则,向电网提供动态无功以帮助恢复电网电压。仿真结果表明,当并网点发生故障时,所提策略不仅能较好地稳定直流母线电压,保障了MMC功率器件安全运行,还可以补偿无功以改善电网电压,提高了大容量直驱风电机组的故障穿越能力和运行稳定性。     

Single-stage AC–AC power conversion for WECS

This paper investigates a novel single stage AC–AC power conversion, as an alternative to multistage AC–DC–AC power conversion topology, for interfacing the wind energy conversion system (WECS) to a grid as a distributed load system. A comprehensive dynamic model of proposed AC–AC converter is developed to satisfy all the functions of the converter. A new time switching pattern and a control mechanism are described to convert a variable frequency input power proportion to the wind power to a constant frequency output power for a distributed load system in a single unit. The converter control functions are adapted to control active and reactive powers injected into the distributed load system. Based on time-domain simulations in the MATLAB environment, a comparative study has been made of the dynamic behavior of wind turbine generation system with the proposed AC to AC converter and conventional AC–DC–AC converter. The study concludes that an AC–AC converter is technically a viable option to interface a wind turbine to a distributed load system or utility grid application. A prototype of the proposed converter is developed in the lab taking variable frequency input voltage and then converting it to a constant output frequency voltage. The performance of the converter has been found satisfactory.     

基于谐波注入信息传递的海上风电柔直并网故障穿越方法

海上风电柔直送出系统在交流电网发生故障时应该具备故障穿越能力.然而,风电场和柔直系统中的多类型换流设备在没有高速通信的情况下,很难协同控制实现系统低电压穿越过程中的直流电压稳定.因此,提出基于谐波注入信息传递的海上风电柔直送出系统故障穿越协调控制方法.在故障期间,风电场侧换流器检测到直流电压超过阈值后降低风电场交流电压幅值,并向系统注入谐波,使得风电机组换流器根据不同谐波阈值协同限制注入电网的功率,实现无通信条件下系统多换流设备协同的故障穿越.通过与常规的只由风电场侧换流器单独降功率的方法进行比较,在电网的各种故障类型下,所提方法可以更快速地将柔直直流电压限定在允许范围之内,系统可实现安全、可靠的故障穿越.     

电网短路时交流励磁风电机组网侧变换器控制策略

电网短路故障时交流励磁用双脉宽调制(PWM)变换器应提供足够的励磁电压实现交流励磁发电机的不间断运行,要求双PWM变换器直流链电压在故障时波动较小。分析并提出一种电网短路故障时交流励磁风电机组电网侧变换器的控制策略,该方案在电压跌落时仅利用电流内环控制电网侧变换器,并于电压正常时采用带前馈的双闭环电压控制策略控制电网侧变换器。通过仿真验证了所提出的方案在电网短路故障发生和切除时稳定控制直流链电压的有效性,为故障过程发电机不脱网励磁控制奠定了基础,同时该方案也能有效保护直流侧电容及提高系统的稳定性。     

基于变结构准Z源的双馈风电机组强励变换器

当电网电压发生深度跌落时,需要风力发电系统不脱网且向电网提供动态无功支撑,采用传统励磁变换器的双馈风电机组往往需要通过外加装置才能实现这一要求.外加装置使系统变得复杂,可靠性和效率降低.针对这一问题,文中分析了双馈风电机组低电压穿越的瓶颈,提出了构建坚强励磁系统的思想,并设计了一种基于变结构准Z源的新型双馈风电机组强励变换器.将传统的电容型母线替换为准Z源网络,当电网正常时该变换器运行于可调电压的单电容型母线状态,当电网电压发生深度跌落时,该变换器可以迅速升高直流链电压,从而保证转子侧变换器在故障期间始终可控.搭建了双馈风电机组低电压穿越仿真与实验系统,仿真与实验结果表明所提强励变换器拓扑具有良好的稳态与动态性能,在电压深度跌落时能够有效控制转子电流,实现双馈风电机组的低电压穿越和无功支撑.