计及无功裕度的双馈风电场无功电压协调控制

针对双馈风电场的无功补偿能力和电压稳定问题,提出考虑双馈风电场无功裕度的无功电压控制方案。该方案以双馈风电机组为主要补偿设备,以静止无功补偿器作为辅助无功补偿设备,并引入风电场风功率预测,优化计算未来一个时段内的无功补偿优化参考值。在MATLAB/Simulink中建立双馈风电场模型,连接无穷大电网,采用粒子群优化算法优化出风电场无功补偿参考值。仿真结果表明,风电机组按照该无功优化参考值进行无功输出,可留有更大的无功裕度,增强了风电场无功调节能力,并且满足电压要求,提高了风电场的电压稳定性,同时双馈发电机组无需连续无功调节。     

并网风电场电压稳定的无功补偿策略

为解决并网风电场引起的电压稳定问题,提出了一种利用静止同步补偿器和双馈感应风力发电机稳定并网点电压的两级无功协调补偿策略。该策略的第一级无功补偿由静止同步补偿器工作于电压调节模式,当静止同步补偿器输出无功达到最大值仍不能很好稳定并网点电压时,利用双馈感应风电机组作为补偿单元的第二级无功补偿启动。算例分析表明,所提出策略可以抑制并网点电压波动,并具有一定的电压支持能力。     

含双馈风力发电机组的配电网无功电压优化

为了研究含双馈风力发电机组的配电网无功电压优化问题,将双馈风力发电机组的无功出力与电容器投切组数和有载调压变压器档位作为控制变量,通过均分次日控制时段使动态无功电压优化问题简化为静态无功电压优化问题。在每个时段开始时利用改进的遗传算法求得使系统网损最低的控制变量组合,每个时段内保持有载调压变压器档位和电容器投切组数不变,通过改变发电机机端电压来进行无功补偿。最后利用改进的IEEE33节点系统进行仿真计算,结果表明利用双馈风力发电机组的无功补偿能力可以有效降低配电网的有功损耗。     

恒电压控制下DFIG与SVG对电网电压的支撑研究

双馈风机（DFIG）能变速恒频运行,并具有一定的无功输出能力,已成为目前的主流发电机。DFIG虽然具备无功调压能力,但其能力有限,在电网遭受扰动情况下对风电场并网点电压的支撑能力不足。基于此,提出双馈风机采用恒电压控制,在充分利用机组无功调压能力的基础上装设SVG对风电场进行动态无功补偿,支撑风电场并网点电压。在分析双馈风机及SVG的数学模型基础上,采用空间矢量定向控制技术实现双馈风机的解耦控制和SVG输出无功的控制并得到两者的控制模型。根据得到的控制模型建立仿真模型,通过仿真验证了采用恒电压控制的双馈风机具备一定的调压能力,SVG与恒电压控制下的双馈风机相配合使得风机并网点电压在正常及故障下均得到显著改善。     

双馈风电机组与静止无功发生器交互作用原理及系统振荡特性研究

大量基于电力电子设备的非同步电源和无功补偿装置接入形成了新型电力系统,使得集群风电与电网之间以及与邻近电力电子驱动设备之间的交互作用十分复杂,电力系统的故障运行特性可能发生改变,从而给电网的安全稳定运行带来多方面的挑战。通过对系统扰动在双馈风电机组和静止无功发生器内传导过程的理论分析,分别给出了其动态响应特性,推导了双馈风电机组与静止无功发生器在系统扰动下相互激励的表现形式,分析了双馈风电机组与静止无功发生器之间交互作用对双馈风电机组转子侧变流器控制参数和静止无功发生器控制参数的敏感性,并给出双馈风电并网系统的振荡特性。最后,通过时域仿真验证了上述理论分析的正确性。     

双馈风电场新型无功补偿与电压控制方案

为均衡双馈感应发电机感性和容性无功调节能力,改善电压稳定性,提出双馈风电场并联无功补偿方案:在各机组机端装设电容器,其电容值为双馈感应发电机定子电感的倒数;同时在主变的低压侧装设静止无功补偿器(static varcompensator,SVC)进行集中补偿。在此基础上,设计电压协调控制方案:稳态时通过三层无功分配策略充分发挥双馈风电机组无功调节能力,减小风电场内有功损耗;电网故障时则结合送出线路纵联差动保护控制SVC的等效电纳,避免保护动作时发生电压过冲的现象,同时改变机组内部无功分配以提高双馈风电机组故障穿越能力。最后以实际算例仿真表明上述无功补偿与电压控制方案的可行性和有效性。     

集群双馈风电场的分次调压控制

基于集群风电场间无功电压耦合较强、通信条件较差的特点,提出以双馈风电机组为主、电容器/静止无功补偿器(SVC)为辅,不过分依赖风电机组与风电场自动电压控制系统间通信的集群双馈风电场分次调压控制策略.事先根据电网运行状况计算得到不需实时更新的双馈风电机组的PQ曲线,同步补偿无功功率以应对有功出力的变化,并仅在电网运行状况发生大幅变化时更新PQ曲线;在调节效果不够理想或PQ曲线未更新时,再利用电容器/SVC进行二次调压.通过对中国北方某地区集群风电场的仿真分析,验证了所述控制策略可有效减少风电机组连锁脱网的发生机会,并且其控制效果不受风电机组与风电场自动电压控制系统间通信中断的影响.     

新型的调相调压技术可控静止无功补偿装置

可控静止无功补偿装置,是一种技术先进、调节性能优良,使用方便、动作可靠的动态无功补偿装置,在国内外已引起了人们越来越广泛的重视。这种装置对于电网用户的调相调压,抑制冲击负荷的无功波动和消除高次谐波的危害性,具有独特的作用。 为解决国家重点工程——0七工程供电中的电压质量问题,从1973年就在我院动模试验室对于静止无功补偿器进行了研究。原水电部于1976年下达了研制可控静止无功补偿装     

兆瓦级双馈型风电场并网的系统暂态稳定性研究

研究了基于双馈感应电机的风电场并网后的系统暂态过程.首先建立了双馈风电机组的动态模型,以及水轮发电机组、电力系统稳定器、静止无功补偿器的数学模型,然后仿真研究了风电场并网以后对区域系统暂态过程的影响,对比分析了故障情况下不同的系统稳定措施的作用和效果,仿真计算结果验证了建立模型和采取方法的正确性和有效性.仿真结果表明:...     

基于MATLAB的静止无功补偿器和静止同步补偿器的仿真

静止无功补偿器和静止同步补偿器都是电力系统中的无功补偿装置。本文通过分析静止无功补偿器和静止同步补偿器的组成,比较了两者的特点,并在SIMULINK软件中进行模型搭接及仿真分析。     

基于高通滤波器的SVC对风电系统的霍普夫分岔控制

运用延拓法追踪以双馈感应风电机(DFIG)为代表的风电系统的平衡解流形,并基于分岔理论,分析平衡解流形的分岔点。提出了一种基于高通滤波器(washout filter)技术的SVC模型,对风电系统发生的霍普夫(Hopf)分岔进行分岔控制,改变与系统分岔相关的雅可比矩阵特征值,不但消除了Hopf分岔点,还提高了电压幅值,扩大了电压稳定裕度。仿真结果和时域仿真验证了提出的方法是正确可行的。     

不同风力机风速突变对其并网系统影响分析

在风速突变条件下,对异步式、双馈异步式、直驱式风机接入电网时电压和风能利用率进行了研究,通过对动态模拟仿真结果对比分析可知,在风速突变时,其中直驱式和双馈式风机对并网系统电压影响较小,且风能利用率较高,而异步风机对系统电压影响较大。     

含不同风电机组的风电电网仿真研究

为了研究包含恒速异步风力发电机和双馈异步风力发电机的风电场对电网的影响,应用Matlab 7.0建立了含不同风电机组的风电场动态模型。分析了风电场对电网暂态稳定性的影响,风电机组电压恢复情况,有功、无功变化情况,以及不同风电机组的低电压穿越能力。仿真结果表明：双馈异步风力发电机变速平稳、低电压穿越能力较强,有利于优化电能质量;当电网发生故障时,应针对不同的风电机组采取不同的控制策略以提高电力系统稳定性。     

变速恒频双馈风力发电系统控制研究

设计一套30kW变速恒频双馈异步风力发电机励磁控制实验系统,采用背靠背变流器作为双馈异步电机的励磁源。分析了基于旋转坐标系统下的双馈异步电机的数学模型,采用定子磁链定向方式的控制策略,研究了在电网发生电压跌落时的危害和应对措施。实验结果表明,风力发电机控制性能良好,而在电网低电压故障时变流器的有效控制为保护双馈异步电机和支撑电网起到了一定作用。     

5 MW双馈风电机组低电压穿越的仿真分析

针对海上风力发电机组安全可靠运行要求的发展趋势,本文在阐述双馈风电机组控制原理的基础上,建立了双馈发电机及其变流器的控制模型。其次,在分析电力系统对并网风电机组低电压穿越原理基础上,比较分析了双馈风电机组低电压穿越的各种控制技术方案。最后,结合海上用5.0 MW双馈风力发电机组电气参数,对2种典型低电压穿越的转子电路保护措施进行了仿真比较。分析结果表明,采用二极管整流桥加IGBT和保护电阻构成斩波器的措施具有较好的暂态控制效果。     

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。     

无功与电压控制方式对双馈风机轴系的暂态稳定性影响

针对双馈风电场的不同控制策略对轴系暂态特性的影响,提出了基于PI控制的双馈风电机组转子侧的有功、无功、电压控制策略。搭建双馈风机系统等效二质量块数学模型。在Matlab/simulink搭建了某风电场的电力系统仿真模型,对无功、电压控制模式下轴系暂态运行工况进行仿真,验证了所提控制策略的正确性与有效性。     

基于变结构控制的变速恒频双馈风力发电机并网控制

将矢量控制技术、逆系统方法、变结构控制技术相结合,提出了一种新的变速恒频双馈风力发电机空载并网控制策略.双馈异步发电机的数学模型在m一t坐标系下是一个非线性耦合系统.采用逆系统方法将转子电压方程线性化解耦,构造出伪线性系统;然后,设计伪线性系统的变结构控制律;利用Matlab软件搭建了变速恒频双馈风力发电系统的仿真模型,进行仿真分析.仿真结果表明,所采用的控制策略能够完成发电机平滑接入电网,并网运行效果理想,实现了定予输出有功与无功功率的独立调节.与PI控制方案相比,变结构控制方案具有更好的动态响应性能.     

Model and Performance of Current Sensor Observers for a Doubly Fed Induction Generator

Abstract—This article presents a stator and rotor current observer for a doubly fed induction generator. First, the dynamic models of the wind turbine drive train are presented, and the vector control strategies of a doubly fed induction generator for the rotor-side and grid-side converters are described. A stator and rotor current observer model, which is based on the state–space models of doubly fed induction generators, is then derived by using the stator and rotor voltage signals as inputs. To demonstrate the effectiveness of the proposed current observer, its dynamic performance is simulated using a MATLAB/Simulink software platform under the conditions of active power change of doubly fed induction generators and grid voltage dip fault. Furthermore, the robustness of the proposed current observer is investigated when the doubly fed induction generator rotor resistance is changed. Results show that the proposed observer has good coherence and robustness with the current sensor output when the doubly fed induction generator is in dynamic and transient responses. Compared with the referenced bilinear observer, the proposed observer has better fault-tolerant ability when the fault in the observed current sensor occurs.