提高直驱永磁风机低电压穿越能力的功率协调控制方法

在分析直驱永磁同步风力发电机低电压穿越问题产生机理的基础上,提出了一种适用于直驱风机的新型功率协调控制方法。该方法综合使用改进的双侧变流器和桨距角控制手段,低压暂态时,利用变流器直流母线电容充电储能配合风机转子变速储能承担风机产生的不平衡能量,减弱机组机械轴系所受的冲击作用;使用变桨系统减少风机捕获的风能,减轻机组低电压穿越的负担;通过网侧变流器向电网提供动态无功功率,减小网侧电压的跌落幅度;同时在双侧变流器的控制器中增加协调限流控制环节,用以保证风机有功无功控制目标的有效实现。文中所述方法不附加任何硬件,充分使用直驱风机自身可用的控制手段,能够有效提高直驱风机在全风域范围内的低电压穿越能力。最后,使用DIgSILENT/Power Factory搭建仿真实例,验证了所述方法的实用性和有效性。     

超级电容储能和卸荷电路协调控制的永磁同步风电机组低电压穿越策略

针对永磁同步风力发电机组的低电压穿越问题,结合超级电容储能与卸荷电路的优点,提出了一种超级电容储能和卸荷电路协调控制的低电压穿越策略。当低电压故障发生时,在机组变流器的直流侧同时投入卸荷电阻和超级电容储能系统共同吸收故障期间的不平衡功率。在故障清除后,超级电容储能系统根据网侧变流器的运行状态将故障期间吸收的能量回馈电网。仿真结果表明,所提协调控制策略能在保证机组可靠实现故障穿越的同时,降低超级电容的设计容量和成本,并提高风能的利用率。     

电网电压跌落时风机变流器功率平衡控制策略

风机变流器是风电机组实现低电压穿越的关键部件,其控制性能的提升有利于提高风电机组的低电压穿越能力。基于变流器功率平衡控制思想,提出了网侧变流器改进型负载前馈控制策略,提升了网侧变流器的稳压与能量转移能力,缓和了电网故障期间的系统能量失衡,改善了风机变流器及风电机组的低电压穿越能力。控制系统的小信号模型分析结果表明,上述控制策略的稳压与能量转移能力优于传统控制策略。永磁同步风力发电机组系统仿真进一步证明了上述理论分析的正确性。     

直驱永磁风力发电机组低电压穿越的协调控制策略

在综合已有直驱永磁发电机组低电压穿越方法的基础上,提出了一种新的低电压穿越协调控制策略,即减少发电机出力,协调使用卸荷电阻控制和桨距角控制,以避免发电机超速和直流电容过电压为控制目标,保证变流器和发电机的运行安全,同时减少卸荷电阻的使用频率。使用PSCAD/EMTDC搭建直驱永磁风力发电系统,设计算例对直驱永磁发电机组低电压穿越协调控制策略进行仿真,仿真结果验证了控制策略的有效性和正确性。     

考虑风机转速限制及卸荷电路优化的永磁同步电机新型低电压穿越协调控制策略EI北大核心CSCD

世界各国的风电并网导则均要求并网风机具备低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)的能力。传统的LVRT协调控制方案是将故障期间的不匹配能量全部储存到风机转子上以维持直流母线电压的恒定,这种方案没有考虑风机转速越限的问题。该文根据中国国标要求,对传统LVRT协调控制方案中永磁同步电机的升速问题进行详细的理论计算,结果表明该方案下多数风机在恶劣故障期间都会转速越限,从而威胁机组的安全。基于此结论,首先提出一种先存储后卸荷的协调控制方案,该方案能够保证风机转速不越限,但仍会使风机转速在恶劣故障期间达到限值,并且难以对卸荷电路的冲击电流进行优化。为了最大程度上抑制风机转速上升以及更好地优化卸荷电路,最终提出一种变桨距与比例卸荷结合的新型优化LVRT协调控制方案。最后对提出的几种LVRT协调控制策略进行仿真对比研究,验证了理论的正确性和控制方案的有效性。     

直驱型风电系统低电压穿越技术仿真分析

随着风电穿透功率的增大,在电网电压跌落时切除风电机组的传统控制策略已经不能满足电网安全稳定的要求,因此新的电网规则要求风力发电机组必须具有低电压穿越能力。文中介绍了几种直驱型风电系统常用的直流侧crowbar电路,通过比较,选择直流侧使用卸荷电阻的crowbar电路,并与网侧逆变器配合,实现直驱型风电系统的低电压穿越。仿真结果表明,采用卸荷电阻并配合网侧逆变器控制,可以有效提高直驱型风电系统的低电压穿越能力。     

基于SDR的双馈异步风电机组低电压穿越方案研究

随着风电并网容量的快速增加,电力系统对并网风电机组低电压穿越能力的要求也越来越高。提出基于串联动态电阻(SDR)的双馈异步风电机组低电压穿越新方法,介绍了其拓扑结构与工作原理,通过电网正常运行和发生低电压故障情况下双馈异步风电机组数学模型论证了方法的可行性。在Matlab/Simulink中建立了风电机组的仿真分析模型以验证其有效性,仿真结果表明,该方法可以实现电压跌落期间双馈异步风机不脱网稳定运行,同时选择SDR电阻时既要保证转子电流在安全范围内,还要考虑限制故障过程中的过电压。     

残余能量释放对风机低电压穿越性能的影响

通过分析风机在进行低电压穿越的过程中,由于风机输出功率的降低所产生的一部分残余的能量对低电压穿越能力的影响,指出这部分残余能量应尽可能通过crowbar或者吸收电阻来释放,使风机能尽量维持在低穿前的状态,将有助于风机在低穿过程结束后快速进行有功功率的恢复.     

实现转子转速保护的双馈异步发电机有功输出速降新方案

当电网发生输电阻塞、直流闭锁、短路故障等异常状况时,迅速降低风电机组有功输出可有效减小系统发生安全稳定事故的风险。风电机组的变流器能够快速准确地控制有功输出,然而,由于桨距角动作缓慢,风力机捕获的机械功率难以及时调整以匹配速降后的有功输出,所累积的盈余能量易造成转子过转速,损害风力机机械系统。为此,提出一种通过协调控制直流卸荷电路与风力机桨距角实现转子转速保护的双馈异步发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)有功输出速降方案。在通过转子侧变流器将有功输出迅速降至指令值后,即投入卸荷电阻消耗不平衡能量来及时抑制过转速,同时尽快调整桨距角从根本上消除盈余能量,切出卸荷电阻,在更长时间尺度下维持初始转速。分别在执行上级有功速降指令与低电压穿越两种场景下,通过与现有仅依赖桨距角或能量装置的两种典型DFIG功率控制方案和常用撬棒保护方案的仿真对比,验证了该方案的多方面优越性。     

超级电容储能的双馈风机低电压穿越能力研究

针对双馈风电机低电压穿越过程中存在的问题,在分析电压跌落时风机直流侧电压模型的基础上,提出了超级电容器经隔离型全桥DC/DC变换器并联在风机直流母线处.通过超级电容储能系统吸收电网低电压故障时在直流侧产生的不平衡功率,以此抑制直流母线过电压.为了满足电网低电压故障期间的无功需求,机侧变流器采用无功优先控制;网侧变流器则...