全功率变流风力发电系统电压跌落响应特性研究

随着风电机组数量的增加,电网故障时风机的动态响应越来越重要。利用matlab/simulink,在建立采用永磁同步电机的直接驱动型变速恒频风电系统模型的基础上,分析了电网电压分别跌落30%-10 s、50%-0.5 s、85%-0.2 s时永磁直驱式风电系统的动态响应。并搭建了实验系统,进行了实验验证。结果表明,直驱式风电系统在3种典型跌落情况下,具有良好的低压度过能力。     

直驱风力发电系统低电压穿越技术

为提高直驱式变速恒频风电系统的故障穿越能力,采用直流侧过压保护Crowbar电路,使电网电压跌落时风机能够正常运行,故障消除后系统能快速恢复至额定输出。在电压跌落期间,控制网侧变流器发出无功功率,即运行STATCOM模式,快速向电网提供无功功率,稳定电网电压,帮助电网电压快速恢复。据此提出基于Crowbar卸荷电路和STATCOM运行策略的直驱风力发电系统的低电压穿越(LVRT)方案,并进行了实验验证。     

直驱风电系统变流器建模和跌落特性仿真

为增强直驱型变速恒频风电系统的低电压穿越能力,采取了变流器直流侧增加卸荷负载以在故障时消耗掉直流侧多余的能量,使风电机组的正常运行基本不受电压跌落影响的应对措施。通过对发电机侧变流器、电网侧变流器和直流侧卸荷负载工作原理的详细分析,变流器采用背靠背双PWM结构,实现了变流器的整体建模。基于Matlab7.3/simulink6.5构建了变流器的仿真模型,对电网电压跌落时系统的跌落特性进行了变流器模型及其分析正确性的仿真验证,结果表明,采用直流侧卸荷负载可有效提高直驱系统的故障穿越能力,具有较快的动态响应速度。     

直驱式VSCF风电系统直流侧Crowbar电路的仿真分析

为提高直驱式变速恒频风电系统的故障穿越能力,采用直流侧过压保护（crowbar）电路,使电网电压跌落时风力机能够保持正常运行,故障消除后系统快速恢复至额定输出。基于对几种常用直流侧crowbar方案的分析比较,选择卸荷负载作为crowbar电路,对网侧变换器和卸荷负载的控制原理及其配合进行了详细说明,对采用和不采用crowbar电路时变换器的跌落特性进行了仿真分析和对比。仿真结果显示采用卸荷负载控制简单,容易实现与网侧变换器的配合,可有效增强直驱式风电系统的低电压穿越能力。     

永磁直驱风电机组故障穿越优化控制策略研究

永磁同步发电机构成的直驱型变速恒频风力发电系统通过全功率变流器与电网连接,当电网发生严重故障时,不仅对HVDC设备造成损害,甚至可能影响风力发电系统的整体安全稳定运行。对系统故障期间直流电压失稳的机理进行了分析,基于永磁同步发电机转子的惯性储能特性以及网侧换流器的无功补偿能力,提出一种适用于提高永磁直驱风电机组故障穿越能力的优化控制策略。在网侧故障期间通过分段式转速控制调整风机侧输入的有功并对网侧无功进行补偿,减小了中间直流系统注入的不平衡功率,抑制了故障期间直流电压的骤升。应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立单机系统模型,仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性。     

大容量永磁同步风电机组系统谐振与抑制策略

风电机组变流器是变速恒频风电机组的核心部件,变流器电网侧滤波器在保证良好并网特性的同时也给系统带来了谐振稳定性问题.基于风电机组变流器网侧滤波器动态特性进行分析,揭示了风电机组谐振机理,提出了虚拟变阻尼谐振抑制策略.在MATLAB/Simulink中建立了2.0 MW直驱型永磁同步风电机组仿真模型,实现了风电机组谐振与抑制的全过程仿真.利用电网谐波发生模拟装置,首次在2.0 MW永磁直驱风电机组上进行了机组谐振与抑制现场试验.仿真与现场试验证明了理论分析的正确性与谐振抑制策略的有效性,对实际运行时风电机组的谐振问题和风电机组变流器设计具有指导意义.     

永磁直驱风电机组改善系统阻尼的控制技术

永磁直驱风力发电机组抑制系统功率振荡的阻尼作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性.本文在分析永磁直驱风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究具备故障穿越能力的永磁直驱风电机组的无功调制与系统功率振荡的关系,提出了永磁直驱风电机组的无功附加阻尼控制策略.利用MATLAB/Simulink仿真软件对含永磁直驱风电机组的区域电网进行仿真分析,验证了在所提控制策略下,永磁直驱风电机组能够利用其无功功率的调节能力,抑制故障后系统持续振荡的功率,从而提高了基于永磁直驱风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统的阻尼特性.     

风力发电用盘式永磁同步发电机的设计

提出了一种用于直驱式变速恒频风力发电系统的盘式永磁同步发电机,对其运行原理和电磁设计进行了分析和推导.开发了基于数据库管理系统的盘式永磁同步发电机的电磁设计软件.运用有限元分析软件对盘式永磁同步发电机的空载静态磁场进行了分析.将这种盘式永磁同步发电机应用于变速恒频风力发电系统中,可以有效地利用资源,降低风电成本.     

中国首台拥有自主知识产权直驱永磁变速恒频风电机组下线

日前,中国首台拥有自主知识产权的15MW直驱永磁变速恒频风电机组在江西吉安市下线。据江西省政府介绍,1．5MW直驱永磁变速恒频风电机组是南江西麦德风能有限公司研究开发的．与其它类型风电机组相比,具有发电效率高等优势。     

直驱式变速恒频风力发电系统变流器拓扑结构对比分析

直驱式变速恒频风力发电系统由于其采用低速永磁同步发电机结构,系统无需齿轮箱,具有机械损耗小,运行效率高,维护成本低等优点而受到了越来越多的关注。针对直驱式变速恒频风力发电系统变流器拓扑结构进行研究,对比分析了晶闸管变流器,电压源型逆变器,电流源型逆变器等各种变流器结构,指出了各自的优缺点。     

全功率变流器永磁直驱风电系统低电压穿越特性研究

随着风电机组安装容量的不断上升,风电系统在电网故障情况下的运行变得尤为重要,电网导则要求风电机组在电网电压瞬间跌落一定范围内不脱网运行。针对使用背靠背全功率变流器的永磁直驱风电系统,提出一种在电网电压瞬间跌落情况下不脱网运行的方法。电网发生电压瞬间跌落时,网侧变流器运行在静止无功补偿（STATCOM）模式,依据电网电压跌落的深度决定发出无功电流的大小,通过快速提供无功电流来稳定电网电压,实现直驱型风电系统的低电压穿越功能。仿真和实验结果表明电网电压故障时使直驱风电系统运行在STATCOM模式可以有效提高低电压穿越能力。     

直驱风电场并网对系统静态电压稳定性的影响

风电场的大规模接入会对电网静态电压稳定性造成不容忽视的影响。以含直驱风电机组的扩展单机无穷大系统为例,通过2种静态潮流计算方法对含直驱风机的系统等值模型进行分析,推导风电接入后系统并网点母线电压的解析式。在BPA中分别建立含直驱风电机组的扩展单机无穷大系统以及实际电网系统的仿真模型,对比理论计算结果与仿真试验结果。分析并网点母线电压在不同控制方式下,风电渗透率、风机并网位置、负荷接入比例和负荷接入位置等因素对系统静态电压稳定性的影响。     

基于电压稳定与限值的风/储系统容量配置

通过研究区域配网P-V曲线,分析系统电压稳定的临界指标,结合电压限值提出具有不同优先等级的电网最大可接纳风电并网容量三层判据,定量的分析其与区域电网最大接入风电能力的关联关系,确定电网最大可接入风电容量及相应满足判据的情况。在遵循电压三层判据的优先级之下,计算储能系统对提高区域电网接纳风电能力下的大致接入容量,并在此基础上,依据特定的电压裕度需求,细化储能系统容量计算,得到所需的最小储能系统接入容量,充分利用其最大可用容量。     

多风区接入对系统小干扰稳定性影响分析

随着国家对风资源的大力开发利用,大量的风电场需要接入电网.风电场接入电压等级也从最初的配电网发展到高电压等级的输电网,风力发电对电力系统稳定性的影响越来越大,其中风电对系统的小干扰稳定性不容忽视.各风区之间通过主网互联,导致风力发电对系统稳定性的影响不仅仅是单个风场.还包括该风区多个风电场以及整个电网多风区风电场的影响.通过对单风区多风电场以及多风区多个风电场出力变化的分析研究,表明风电场对系统小干扰稳定性影响情况主要表现为系统的振动模式及振动特性.运用PSASP程序对中国新疆地区的典型电网仿真,验证了研究结论.分析结果对风电接入、风场运营和电网规划具有重要的参考价值.     

风电引起的电压波动与闪变的仿真研究

风能存在随机性,大规模风电并网后会引起附近电网电压波动,风况、风电机组特性和电网状况会对风电引起的电压波动与闪变有影响。文章从风能和风力发电机组特性出发,建立了含风电机组的电网仿真模型,基于Matlab/Simulink搭建了仿真模型,研究了风电场所接入电网状况对风电引起的电压波动与闪变的影响。算例结果表明,系统短路容量和线路电抗与电阻比等对风电场的电压波动与闪变有较大的影响,通过选取合适的并网点和电压等级、合适的线路电抗与电阻比,能够有效抑制风电引起的电压波动与闪变。     

改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性研究

提出了改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性的措施以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)功能。目前，大部分基于双馈感应发电机的变速风电机组不具有故障情况下的暂态电压支持能力，当电网侧发生严重短路故障时，风电场的暂态电压稳定能力会影响到电网安全稳定。该文在DIgSILENT/PowerFactory中建立了具有暂态电压支持能力的变速风电机组转子侧变频器控制模型及用于故障后稳定控制的桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对风电机组和电网暂态电压稳定性的贡献。仿真结果表明，当电网侧发生三相短路故障时，风电机组转子侧变频器暂态电压控制能够控制风电机组发出无功功率支持电网电压；桨距角控制能有效降低变速风电机组机械转矩，避免出现风电机组超速及电压失稳。得出结论：采用变频器暂态电压控制及桨距角控制能够改善基于双馈感应发电机的并网风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组低电压穿越(LVRT)功能的实现及电网安全稳定。     

Large penetration of wind and dispersed generation into Danish power grid

The present Danish power grid is characterised by large penetration of wind power and local combined heat and power (CHP) units. Today, there are two large offshore wind farms commissioned in the Danish power grid. Construction of two more offshore wind farms (430 MW) with grid connection to the Danish transmission power grid will be by the year 2009. The Danish power grid is undergoing a change from a classical power network with few centralised large power plants into a power network with a significant amount of wind power and dispersed generation. Presently, there must be at least three large power plant units in operation in Western Denmark to control voltage and frequency and maintain security of the power system operation. The technology change to wind power and dispersed generation implies that power supply and control from the large power plants – and, consequently, also ancillary services such as, e.g. voltage and frequency control capability – have to be reduced in favour of dispersed generation and wind. Such a change constitutes a challenge with respect to maintaining security of the power system operation in different operational situations, and creates a need for new solutions with voltage and frequency control and compliance with planned power balance between the Danish power system and the neighbouring areas. This article focuses mainly on issues with regard to short-term voltage stability of the power grid.     

风电场的接入对末端电网系统的影响

风电场的接入对电力系统的电能质量影响较大,特别是对于接入负荷水平低、电压稳定性较差的末端电网系统影响尤为明显.文章分析了接入末端电网系统的风电场在运行中受到不同外部干扰时,对电网系统电压稳定性的影响,探讨了产生电压波动的原因,结合理论分析和仿真计算结果给出了相应的解决办法,指出风电场接入末端电网时需调整风电机组的运行方...     

大规模风电地区电网电压稳定研究综述

风电的快速发展对风电地区电网电压稳定性威胁越来越大,为此,对国内外大规模风电地区电网电压稳定问题进行了综述。介绍了风力发电模型以及风电并网的电压变化计算以及风机的低电压穿越能力和我国对风机的低电压穿越能力的要求,分析影响风电地区电压稳定的因素和风电地区电网电压稳定的方法,并探讨解决大规模风电地区电网的电压稳定的措施。建议应从风力预测、故障时对风电并网点的电压暂态波形研究、风机脱网后的对应策略研究和火电与风电的配合控制电压策略,加强对大规模风电地区电网电压稳定性研究,保障风电地区的电网安全。     

风电接入对地区电网暂态电压稳定性的影响

随着风电迅速发展,风电场规模和单机容量越来越大,风电对接入的电网的影响不容忽视。而风资源丰富的地区大多电网不够强壮,加之风电自身故有的无功特性(吸收或者不发无功),风电接入对电网电压稳定性的影响显得尤为突出。对基于普通异步发电机的恒速风电机组构成的风电场与基于双馈感应发电机的变速恒频风电机组构成的风电场接入电网后的暂态电压稳定性,通过电力系统仿真软件DigSILENT并结合实际电网进行分析,给出风电场不同出力情况下的故障极限切除时间。关于静止无功补偿装置(SVC)和静止同步补偿器(STATCOM)对异步机风电场暂态电压稳定性的改善也进行了研究。