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。     

变速恒频风电机组运行控制

在PSCAD/EMTDC下建立了双馈型感应变速风电机组动态模型,基于该模型提出一种风电机组功率控制策略,并分析了机组约束条件对控制策略的影响。该策略实现了无风速测量下的最大风能追踪,并可以对风机捕获的功率进行控制,使风电机组在风力限制范围内承担系统功率调节任务。对一台2 MW双馈型感应变速风电机组进行了仿真,仿真结果表明控制方案在风速波动条件下能够准确、有效地对风电机组最大风能追踪,并能对有功、无功功率按计划进行独立调节。     

双馈风电机组低电压穿越参考功率优化整定

在综合双馈风电机组已有低电压穿越方法的基础上,提出一种双馈风电机组低电压穿越参考功率优化整定方法。在详细分析电压跌落引发crowbar保护动作后的双馈风电机组机电暂态过程的基础上,根据转子运动方程,推导了电压跌落持续期间双馈感应发电机不发生超速脱网的条件,给出了双馈感应发电机参考功率的整定计算公式。基于PSCAD/EMTDC V4.2.0仿真软件,搭建了某型号1.5 MW双馈风电机组的低电压穿越仿真模型。仿真结果表明,在电压跌落持续期间,所提出的参考功率整定方法既能减轻双馈感应发电机转速增加程度,又能使双馈感应发电机向电网发出一定无功功率,进而验证了所提方法的有效性。     

2MW双馈式风电机组最大功率追踪控制研究

目前,以双馈感应风力发电机(DFIG)为主的风力发电机组在电力系统中所占比例比较大.本文通过对风力机功率特性和双馈式风电机组最大风能追踪的研究,在分析双馈发电机数学模型和有功、无功功率解耦控制的基础上,应用PSCAD/EMTDC对2MW双馈感应风力发电机进行系统建模,建立了基于发电机定子磁链定向矢量控制的双馈风力发电系统最大功率追踪系统模型,通过变桨距控制与控制有功功率来间接控制DFIG的转速获取最佳输出功率,分析仿真结果,验证控制策略的可行性     

电网电压跌落时风电机组运行仿真与实证分析

采用同步旋转坐标系下的八阶双馈感应风电机组动态模型,在PSCAD/EMTDC平台上,建立了计及撬杠保护特性的双馈感应风电机组电磁暂态仿真模型,其中撬杠保护定值是由短路试验结果分析识别而得,对不同程度电网电压跌落时,某实际双馈感应风电机组联网运行动态过程进行了详尽地仿真分析,揭示了风电机组电磁暂态过程特性;对风电机组联网运行短路试验进行仿真重现,仿真波形与实测波形相吻合,验证了所建模型的有效性和分析结果的正确性.     

基于PSCAD/EMTDC的双馈型风电机组连锁脱网研究

随着大规模风电机组并网数量的不断增加,风电机组脱网问题成为威胁电网安全稳定运行的重要因素。分析了双馈感应风电机组单机运行特性,在电力系统仿真平台PSCAD/EMTDC中搭建了双馈型风电场群的两机仿真等值模型。通过仿真模拟机组连锁脱网过程,揭示了双馈型风电机组群的连锁脱网机理。     

风电机组一次调频特性研究

针对目前流行的风力发电机组(定速风电机组和变速风电机组)的一次调频特性进行比较分析,并与常规火力同步发电机组进行比较,从而更全面地分析风电机组的一次频率控制特性。基于以上分析,设计出变速风电机组(主要针对双馈风电机组)一次调频辅助频率控制器,从而提高了变速风电机组的频率控制能力。基于PSCAD/EMTDC平台搭建仿真系统模型,对常规火电机组、定速风电机组、以及变速风电机组的调频特性进行了仿真验证和比较,证明了所设计的变速风电机组一次调频辅助频率控制器的有效性。     

常用风电机组并网运行时的无功与电压分析

分析了以鼠笼感应电机作为发电机的定速风电机组和以双馈感应电机作为发电机的变速风电机组并网运行对系统潮流的影响,并对不同控制模式下使用双馈感应电机的变速风电机组的电压和无功控制特性进行了比较。仿真结果表明,恒电压控制的变速风电机组在维持风电场并网后的系统电压稳定方面具有较大的优势。     

变速恒频双馈风电机组的动态等值方法

为研究大型风电场接入对电力系统的影响,提出一种变速恒频双馈风电机组动态等值方法。文中首先建立了单台变速恒频双馈风力发电机的数学模型,在此基础之上利用容量加权平均法,分别对风力机、发电机及其控制系统进行等值;然后利用单纯形法对控制系统参数进行寻优,得到风力发电机组的等值模型;最后在PSCAD/EMTDC软件平台下分别建立了风力发电机组的全仿真模型和等值模型,仿真结果表明这种等值方法是可行的。     

适应频率变化的双馈风电机组稳定分析改进模型

为分析变速恒频风电机组在不同电网频率下的稳定性,提出了考虑适应电网频率变化的双馈风电机组小干扰稳定性的电磁暂态模型。首先,分析了双馈感应发电机现有常规电磁暂态模型不含电网频率导数项,不能反映电网频率变化的问题,提出了双馈感应发电机改进转子暂态电动势的表达式,并建立了含变流器控制系统在内的双馈风电机组小信号改进模型。其次,采用特征值方法,对不同电网频率运行下采用改进及常规双馈感应发电机电磁暂态模型时的系统特征值进行计算与稳定性分析。最后,建立考虑电网频率变化的双馈风电系统时域仿真模型,分别对不同电网频率及不同负荷扰动下的风电机组有功功率和转速特性进行仿真。理论分析及仿真结果表明,相对常规电磁暂态模型,所提出的双馈风电机组改进模型对电网频率变化更为敏感,可适应频率变化的双馈风电机组小干扰稳定分析。     

双馈异步风力发电机组功率调控能力研究

以变速恒频双馈异步风力发电机组为研究对象,在PSCAD/EMTDC仿真环境下实现了双馈异步风力发电机的电磁暂态仿真,在此模型的基础上,对双馈异步风力发电机组有功功率和无功功率调控能力进行了研究.通过追踪不同风速情况下的最大风能,保证最佳有功功率输出;跟踪不同风速情况下的无功功率极限变化,构建了面向风电场邻近电网动态无功最优补偿控制策略,从而充分发挥了双馈异步风电机组的灵活调控能力.     

双馈风力发电机变换器的控制方法研究

本文主要研究了双馈感应电机(DFIG)的网侧和转子侧变换器的控制方法。双馈感应电机中转子侧变换器采用定子磁链定向矢量控制技术,实现了风能的最大跟踪以及有功功率和无功功率的解耦控制。网侧变换器采用电网电压定向矢量控制技术,控制了直流母线电压的恒定以及调节了网侧的功率因素。采用PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件,构建了包括风速模型、风力机模型、变速恒频双馈电机、定子侧和转子侧变换器在内的双馈风力发电机仿真模型。仿真实验结果表明,所提方法是有效、合理的。     

双馈异步风力发电机组运行特性仿真分析

在分析双馈异步风力发电机组整体模型结构的基础上,引入了交流励磁变速恒频风力发电系统中基于定子磁链定向和定子电压定向的矢量变换控制技术,针对双馈风力发电机的变速恒频、最大风能捕获和有功无功解耦运行的需求,建立基于PSCAD/EMTDC软件的双馈异步风力发电机组仿真模型.仿真结果验证了模型在实现追踪最大风能的变化和有功、无功解耦控制功能上的有效性.     

基于PSCAD/EMTDC变速恒频风电机组控制系统仿真

控制系统使变速风电机组具有了诸多优越性能,同时也在很大程度上决定了变速风电机组的运行特性,准确模拟控制系统的工作特性是建立变速风电机组动态模型的关键。为此,以电磁暂态仿真软件PSCAD／EMTDC为平台,应用电机矢量控制原理与PI调节器串联校正等方法建立了基于双馈电机的变速风电机组控制系统,并依据变速风电机组控制目标的要求校验了控制系统性能,验证了控制系统的有效性。     

基于PSCAD的双馈感应发电机矢量控制研究

在各种风力发电系统方案中,双馈感应电机（DFIG）变速恒频风力发电系统以其独特的优点逐渐成为当今风力发电的主流。在分析双馈电机的数学模型及原理的基础上,建立了基于定子磁链定向矢量控制的双馈感应电机风力发电系统模型。运用目前国外广泛应用的电力系统计算机辅助设计软件PSCAD/EMTDC对该系统进行仿真研究,并分析风力发电机运行时的动态性能。仿真结果表明,该控制方式实现了定子端口有功功率和无功功率的解耦控制,具有良好的控制效果。     

基于阻抗测量的风电场谐振特性分析

目前,针对风电机组引起的谐振问题的研究分析方法比较复杂,计算繁琐,通常以含有线路串联补偿的模型为主,不考虑换流器或简化换流器控制作用,与实际系统相比存在较大误差。为计算简便,减小误差,提出一种基于谐波阻抗测量仿真分析的方法,对风电系统模型进行谐振特性分析。该方法简单方便,避免大规模数据的整理和计算,可充分考虑风机换流器的影响,减少简化系统带来的误差。以目前实际装机较多的双馈感应风机为研究对象,以PSCAD/EMTDC为工具,通过电磁暂态仿真,建立典型双馈风电机组接入交流系统的模型以及西北含风电场某实际系统模型。用以上方法进行谐振特性分析,结果表明,双馈感应风电机组在运行过程中有可能表现为容性阻抗,而交流电网呈感性,故整个系统形成RLC谐振回路,易引发谐振。     

双馈风力发电机组系统接入与稳定运行仿真

分析了包含大量异步风力发电机组的风电场并网运行后对电力系统静态和动态稳定性的影响。从系统接入和稳定运行的角度研究了双馈风力发电机组及普遍采用的定子磁链定向矢量控制策略在提高风电系统稳定性方面的优势与不足。以实际机组为例在PSCAD/EMTDC平台上建立了仿真模型，结果表明双馈风力发电机组在风速发生变化时不仅能够以变速恒频方式运行并追踪最大风能，且电网电压也比传统鼠笼式风力发电机组更为稳定。在系统发生最严重的三相接地故障时，风电场具有更好的暂态稳定性。     

Speed control of grid-connected switched reluctance generator driven by variable speed wind turbine using adaptive neural network controller

In wind energy conversion system, variable speed operation is becoming popular nowadays, where conventional synchronous generators, permanent magnet synchronous generators, and doubly fed induction generators are commercially used as wind generators. Along with the existing and classical solutions of the aforementioned machines used in wind power applications, the switched reluctance generator (SRG) can also be considered as a wind generator due to its inherent characteristics such as simple construction, robustness, low manufacturing cost, etc. This paper presents a novel speed control of switched reluctance generator by using adaptive neural network (ANN) controller. The SRG is driven by variable speed wind turbine and it is connected to the grid through an asymmetric half bridge converter, DC-link, and DC-AC inverter system. Speed control is very important for variable speed operation of SRG to ensure maximum power delivery to the grid for any particular wind speed. Detailed modeling and control strategies of SRG as well as other individual components including wind turbine, converter, and inverter systems are presented. The effectiveness of the proposed system is verified with simulation results using the real wind speed data measured at Hokkaido Island, Japan. The dynamic simulation study is carried out using PSCAD/EMTDC.