永磁直驱风电系统低电压运行特性的分析

通过构建永磁直驱风电系统的仿真模型,实现网侧变换器输出有功和无功功率的解耦控制,增加卸荷负载以提高其应对电压跌落等故障的穿越能力,对风电系统运行在单位功率因数、超前和滞后功率因数情况下的跌落特性进行了仿真分析,讨论了电压跌落期间风电系统对电网的无功支持.仿真结果表明,直驱式永磁同步电机风电系统具有较强的低电压穿越能力,可以安全运行在不同功率因数下,同时能在电网电压故障期间对系统提供一定的无功支持.     

一种低穿现场测试用的电压跌落发生器的研制

为了测试风力发电系统的低电压穿越能力,需要专门的电压跌落模拟装置。对国内外现有三类电压跌落发生器的研究进行了总结。变压器形式电压跌落发生器具有结构简单、可靠性高和成本低的优势。基于变压器形式研制的电压跌落发生器可以实现三相对称跌落、两相跌落和单相跌落。三种跌落方式均有五种跌落深度可选,比较适合于风机低穿功能的前期验证,为低电压穿越能力的正式测试打下基础。     

基于Crowbar保护的双馈感应发电机暂态特性与参数设计

双馈风力发电系统中,Crowbar(撬棒)仍是实现低电压穿越的常用方案之一,传统的分析方法忽略了定、转子磁链间的耦合,会带来较大的分析误差并遗漏一些暂态特性。从双馈感应发电机的数学模型出发,通过分析端口电压发生对称跌落、投入Crowbar后双馈感应发电机的暂态过程,推导出了定子磁链、定子电流、转子电流的解析表达式,并在表达式的基础上分析了各暂态量的幅值和变化规律等特性。在MATLAB/Simulink中建立了双馈感应发电机的仿真模型,结果证明了表达式的准确性。从复杂的数学表达式中抽离出Crowbar阻值与暂态特性的关系,分析了不同的Crowbar阻值对于故障期间系统的功率、电磁转矩的影响,并结合转子电流峰值计算及直流母线电压钳位效应的限制,给出了一种Crowbar电阻取值方案,该方案将有助于实际工程中选取合适的Crowbar参数。     

并网准则要求下的风电场设计和分析方法

随着风力发电比重的增加,电网对风电场并网的技术要求也越来越严格。为了确保规划的风电场满足电网的并网技术准则,并网运行风电场的方案必须根据并网技术准则的要求进行设计。对风电场并网准则的技术内容进行了分析,介绍了维斯塔斯公司根据并网准则进行风电场方案设计的方法。这些方法包括根据并网准则要求设计主回路;计算短路电流,检验方案的短路容量是否满足要求;通过潮流计算确定并网准则对无功补偿设备的容量要求;分析风电场在电网电压下降时的暂态行为,判断并网准则中的低电压穿越要求对方案的影响;给出了当规划的风电场不符合并网准则时应采取的解决措施,如采用无功补偿及相应的补偿设备和补偿量。文章最后给出了相应的算例分析。     

大型风电场单独输电方式研究

针对风电场规划和运行的风电场接入系统问题,通过对大型风电场接入系统方式的深入研究,提出单独输电方式,并对该输电方式的输电能力、无功配置等方面进行较全面地阐述,以某地区大型风电基地接入系统为例,分析了影响大型风电场接入系统的主要因素,对大型风电接入系统研究中可能遇到的问题提出建议.     

风力发电机组低电压穿越测试与分析

随着风电在电力系统中的穿透率逐年上升,风力发电与电力系统之间的相互影响越来越大,电力系统对并网风力发电机组在电网故障下能不间断运行提出强制性要求。分析了直流卸荷电路的工作原理和拓扑结构,建立了直驱风电系统模型。机侧变流器采用改进的直接电流矢量控制策略,实现了发电机平稳高效运行;对网侧逆变器控制策略做了进一步改进,增强机组的低电压穿越能力。利用移动式低电压穿越检测设备对内蒙古某风场永磁直驱风电机组进行了现场测试,测试结果满足国网的风电低电压穿越运行要求。     

动态调整转子撬棒阻值的双馈风电机组低电压穿越方法

双馈感应发电机(DFIG)等大型电力电子发电设备接入电网,改变了电力系统源端的暂态特性。在系统故障下,为保证DFIG不脱网运行,常采用转子撬棒保护电路完成低电压穿越(LVRT)。DFIG的暂态特性与故障发生时刻和故障程度有关,传统固定阻值的撬棒电路很难保证不同故障下的LVRT。从时域角度推导了撬棒投入后的暂态转子电流表达式,并提出了基于动态调整转子撬棒阻值的DFIG的LVRT方案,制定了转子撬棒自适应控制策略及阻值整定方法。仿真分析了不同电压跌落深度下所提方案的LVRT特性。结果表明,所提方法不仅能够满足不同电压跌落深度下的转子电流和直流母线电压,而且降低了撬棒投入次数及时间。     

风电场并网与重合闸配合的探讨

随着风电在电网的比例增大,在电网故障时,风机应具备一定的故障穿越能力,也就是风机的低电压穿越(LVRT)能力。含LVRT能力的风机的风电场在并入电网后,首先是改变了系统的结构,另外,系统故障时,风力发电机也表现了其特有的故障特性,因此,使系统原有保护不可靠动作。主要讨论了风电场并网后对重合闸前加速、后加速分别造成的影响,并根据不同的影响给出了相应的改进措施,并由此得出在不同的故障位置下,风电场并不能全部进行低电压穿越运行的结论。     

Modified predictive control for both normal and LVRT operations of a Quasi-Z-Source Matrix Converter based WECS

A new Wind Energy Conversion System (WECS), a Permanent-Magnet Synchronous Generator (PMSG) fed by a Quasi-Z-Source Matrix Converter (qZSMC), is proposed. At the same time, the paper proposes a Modified Predictive Control (MPC) for both normal and Low Voltage Ride-Through (LVRT) operations of the proposed WECS. First, the qZSMC comprised of a Three-Phase Quasi-Z-Source Network (TPQZSN) and a Matrix Converter (MC) is analyzed in both time and frequency domains. The TPQZSN is modeled using state–space averaging method and its transfer functions are derived. The transfer functions are then analyzed using Bode plot, and eventually a guide to select the proper passive components of the qZSMC is rendered. A MPC is proposed to control grid-side quantities while the generator speed is controlled by shoot-through adjustment. Unlike the Traditional Predictive Control (TPC), the proposed MPC can be applied to z-source converters, while considerably reducing output current ripples. The proposed control system is further adapted to enhance LVRT capability of the proposed WECS. The performance of the proposed WECS is evaluated under both normal and abnormal working conditions, comparing it with the Traditional MC-based PMSG-WECS (TMC-WECS).     

考虑光伏动态特性的功角电压交互失稳机理分析

在大容量直流和高比例新能源集中接入电网的背景下,研究了考虑光伏动态特性影响的直流大功率扰动引发功角电压交互失稳问题。首先,从理论上推导了两机等值系统发电机转子运动方程和电动机负荷运动方程;然后,分析了直流大功率扰动引发功角和电压交互作用导致系统失稳的物理机理;最后,进一步分析了光伏低电压穿越期间不同有功/无功特性对系统稳定性的影响规律,通过吉泉直流实际系统算例进行了仿真验证。研究结果表明,两侧发电机功角拉开和负荷母线电压跌落(电动机电阻减小)形成恶性循环最终导致系统失稳,不同的光伏低电压穿越有功/无功特性对系统稳定性的影响需要通过理论结合仿真综合分析。