双馈系统在电网故障下不间断运行的研究

为更好地研究风力发电机在一定的电网电压跌落故障下的动态响应,以单台1.5 MW双馈风力发电机(DFIG)为研究对象,设计了Crowbar电路,通过构建电网电压跌落仿真模型,分别对机端电压、电流、转子电流、输出的有功功率和无功功率、直流侧电压、电磁转矩在故障期间的动态响应进行了仿真。探讨了相应的控制策略,为进一步研究低电压穿越标准下的控制策略提供了依据,同时也为研制兆瓦级变频器打下基础。测量结果表明这种控制方式能使DFIG在电压跌落故障下实现不间断运行,有效提高了DFIG风电机组运行的可靠性。     

双馈感应风力发电系统低电压穿越转子侧新型控制方法

建立了增加定子励磁电流变化的双馈感应风力发电系统数学模型,分析了电网电压跌落时以及电压恢复后系统的响应特性.针对电网电压大值跌落的情况,提出了一种低电压穿越控制方案:首先在转子侧变换器定子磁链定向的矢量控制方案中引入一个补偿项——定子励磁电流的微分项;在此基础上,在发电机的转子侧串联电阻.仿真结果表明,该方法在电网电压大值跌落时,能够对定、转子侧的过电压过电流有明显的抑制作用.     

双馈感应风力发电机实现LVRT控制策略研究

根据最新的风电场接入电网规定,在电网发生故障情况下风力发电机组应能保持与电网的连接。电网电压跌落是电网故障常见的形式之一,所以如何提高双馈感应风力发电机组低电压穿越能力成为了当今风电技术的研究热点。本文根据低电压穿越技术的基本原则,通过改进转子侧的控制策略和增加保护电路的方案来实现低电压穿越技术。通过仿真研究表明,改进的控制策略可以有效的抑制转子侧过电流,能够有效的提高双馈感应风力发电机在故障期间的低电压穿越能力。     

双馈风电机组低电压穿越能力的应用研究

近几年来,风电机组容量快速增长,为了维持电力系统的安全稳定运行和保证风电场并网安全,对风电场提出低电压穿越的要求是必要的。低电压穿越要求是电力系统功率平衡与频率稳定的需要,也是局部电网电压稳定及电压恢复的需要。为最大限度减少大规模风电接入系统对电网的影响,对风电机组提出了更高的要求,即风电机组具有一定的低电压穿越能力。介绍了变速恒频双馈风电机组的基本结构,建立了双馈风电机组动态数学模型。以Matlab/Simulink为仿真应用平台搭建了系统仿真模型,结合风电场低电压穿越能力要求的相关标准规定,针对不同电网电压跌落的情况下,仿真应用研究了变速恒频风电机组的低电压穿越能力,仿真结果表明:双馈风电机组在电网电压跌落时满足继续并网运行的条件,且为电网电压恢复提供了无功功率,提供的无功功率大小与电网电压跌落程度有关。     

双馈风力发电系统网侧低电压穿越控制策略研究

电网电压跌落是电网常见的故障之一,其会为风电机组的安全持续运行和维持电网的稳定埋下极大的安全隐患。为了解决此问题,论文简述了风力发电机组网侧变流器实现低电压穿越的现实技术方案,分析了电网电压跌落时直流母线电压波动机理,改进了网侧变流器实现低电压穿越的技术方案—前馈控制策略。仿真表明,文中设计的改进方案相较传统方案能减小了直流母线电压的波动,能使系统迅速恢复稳态。     

基于储能Crowbar的直驱风电系统低压穿越控制策略

随着风力发电装机占比的提升,对其安全可靠性要求也越来越高。低压穿越(LVRT)能力是直驱式风力发电系统性能的重要评估指标。针对因为电网故障产生电压跌落、风电系统不脱网稳定运行的要求,提出了一种新的基于电容储能装置的Crowbar卸荷电路实现LVRT的方法。该方法利用滞环控制以及输入信号互锁控制Crowbar电路切入切出,实现了精准控制系统开关元器件,以防止开关频繁动作导致的系统失稳。仿真对比结果表明,该方法能够安全、稳定运行,并能够有效降低系统网侧有功功率的输出,以防止过电压对直流母线侧的冲击。与传统的低压穿越控制策略相比,基于储能的Crowbar方法可以有效地补偿直流母线电压的欠压状态,从而显著提高系统的低电压穿越能力。     

不对称故障下两级式光伏逆变器的LVRT策略

为提升基于Boost电路的两级式光伏逆变器的并网运行稳定性,研究了不对称故障下光伏逆变器的运行特性,提出了以Boost调节直流母线电压配合负序电压前馈的电流控制策略,来实现低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)。首先,分析了两级式光伏逆变器的常规Boost电压控制模式和电流控制策略。在电网故障时通过引入基于故障前光伏阵列最大功率点电压前馈的母线电压控制外环改变Boost电压控制模式,以稳定直流母线电压和防止逆变器过流。接着,为在不对称故障期间控制并网电流三相对称,提出了基于电网负序电压前馈的电流控制策略;结合根据电压跌落深度直接给定参考值的方式调节输出电流,为电网提供无功功率支撑;为实现前述电流控制,设计了基于二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator,SOGI)的正负序分离锁相模块。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建100 kW光伏逆变器模型进行控制策略验证,结果表明该策略在单相电压跌落至0.2 p.u时仍能快速有效地抑制直流母线电压升高,使光伏逆变器安全地实现低电压穿越。     

电网电压不平衡工况下双馈感应风力发电机组的自抗扰控制

本文提出电网电压不平衡工况下双馈感应电机(DFIG)的自抗扰控制(ADRC)方法, 抑制不平衡电压引起的电磁转矩和无功功率波动, 延长风力发电机组的工作寿命. 在正、负序同步旋转坐标系中推导了电网电压不平衡工况下DFIG的电磁转矩表达式, 计算出消除电磁转矩波动所需的负序转子电流, 将其叠加到正序转子电流参考值上, 以减小电磁转矩波动. 采用ADRC实现对转子电流的有效控制, 减少控制器对发电机精确模型的依赖, 提高控制系统的鲁棒性. 仿真结果表明所提出的控制方案有效地减小了电网电压不平衡工况下DFIG的电磁转矩和无功功率波动, 同时减小了不平衡电流, 有利于延长DFIG风力发电机组的工作寿命.     

基于低电压穿越的光伏发电系统控制研究

随着并入电网中光伏电站容量的增加，为保证电力系统的稳定运行，要求光伏电站在电压跌落期间不脱网运行，以两级式光伏发电系统为研究对象，在传统并网控制的基础上，研究了光伏发电系统低电压穿越控制策略。电网电压跌落时，为抑制直流侧过电压，应降低光伏阵列输出功率，前级光伏阵列+Boost电路由MPPT控制转为限功率控制；同时，为抑制交流侧过电流，后级DC/AC电路电压外环断开，重新分配电流内环有功和无功电流参考值，采用基于无功支撑的控制策略。通过仿真对比分析验证了控制方法的可行性。     

一种用于风力发电的电压跌落发生器

为了测试和研究风电系统的低电压穿越能力,需要利用一种电压跌落发生器模拟电网规范中的各种电网故障。本文给出了一种新型的低成本电压跌落发生器,利用可控器件IGBT在调压器的原、副边之间切换来实现电压跌落,并控制电压跌落的类型、深度、持续时间和起止相位。     

永磁直驱风力发电系统在线实时控制仿真北大核心CSCD

在风力发电系统稳定性优化控制的研究中,随着风电渗透率不断增大,电网电压跌落故障下风电机组运行特性对电网安全稳定性的影响逐渐凸显。针对大功率风电变流器低电压穿越控制策略采用纯数字仿真软件验证时不能真实模拟风电变流控制器故障时的运行特性和不便于新控制算法验证以及仿真电网跌落器难以仿真电网跌落真实情况的问题,搭建一个2.5MW永磁直驱风力发电机组的在线仿真系统。通过实时仿真器RT_LAB和两个数字控制器,能够真实模拟电网电压的跌落情况,反映出风电变流控制器故障时的运行特性。最后针对电网的零电压跌落故障进行了实验。实验结果验证了在线仿真系统的有效性,为大功率风电系统开发和新型控制策略的验证提供了科学依据。     

兆瓦级双馈风力发电系统低电压穿越实现措施及效果验证

针对双馈风力发电系统在电网电压发生跌落故障时影响风电机组稳定运行甚至产生解列这一情况,采用了基于动态刹车电阻DBR回路方案来解决这一技术难题。对WT2000型兆瓦级双馈风力发电系统低电压穿越功能模块进行了介绍,利用Matlab/Simulink进行了系统仿真,并在WT2000型兆瓦级双馈风力发电系统上进行了实地测量。结果表明,在电网电压发生跌落时,能在短时间内响应故障启动泄容装置,使系统维持安全工作状态,符合GB/T 19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》国家标准。     

理想电网条件下双馈风力发电系统低电压穿越技术的控制策略研究

随着风电在电网所占比例的不断增大,提高风机在故障条件下的不间断运行能力越来越重要。通过分析交流励磁变速恒频双馈风机的运行特点,建立双馈风力发电系统的并网数学模型;针对电网电压小幅对称跌落,在不增加硬件成本的基础上,改进传统双馈发电机矢量控制策略,加入前馈补偿项来抑制电压小幅跌落时转子中的过电流,提高双馈风力发电系统的低压穿越能力。在MATLAB/SIMULINK中验证控制策略的合理性,为以后深入研究双馈风力发电系统提供了基础。     

新颖的双馈风力发电机灭磁控制策略

电网电压突变会引起双馈发电机输出功率波动和电磁转矩振动。造成这些电磁振荡的根本原因是定子绕组中产生的定子磁链暂态直流分量。本文详细分析了定子磁链暂态分量并推导出定子磁链和转子电流之间的数学表达式,在此基础上提出了一种新颖的双馈风力发电机定子磁链定向矢量控制的灭磁控制方法。仿真结果表明,所提出的灭磁控制方法可以在电网电压跌落程度较轻的情况下有效减小双馈发电机定子磁链中暂态直流分量的影响,提高双馈风电控制系统的稳定性,有利于实现风电机组的低电压穿越。     

光伏并网逆变器两级系统低电压穿越控制研究

当针对常规并网逆变器电路结构,提出了MW级光伏并网逆变器两级系统拓扑方式,并建立其低电压穿越仿真模型。在低电压穿越过程中为解决电压跌落过程逆变母线电压过高而导致系统保护无法穿越问题引入了逆变母线过压保护环,该控制环有效解决了电压跌落造成的两级系统逆变母线过压问题。仿真和实验结果验证了该控制策略的可行性。     

不平衡电网电压下双馈风力发电系统强励控制

针对电网电压不平衡造成的双馈风力发电机(DFIG)定子有功和无功功率振荡、电磁转矩脉动、定、转子电流不平衡等问题,提出了一种双馈风力发电系统转子侧变换器强励控制方案。推导了不平衡电网电压下DFIG定子有功、无功功率的二次谐波分量在同步旋转坐标系中的表达式,并以此为依据设计了电压强励补偿环。分析了有功、无功功率,电磁转矩及定、转子电流二次谐波分量之间的关系,采用单一强励补偿控制器对不同控制目标进行切换强励控制。对1.5MWDFIG系统的控制特性研究验证了所提控制策略的可行性和优越性。     

双馈风力发电机组低电压穿越动态过程仿真分析

随着风力发电机装机容量与日俱增,双馈风电机组的低电压穿越技术也成为研究热点.本文根据经典的六变量感应发电机数学模型,在Matlab/simulink环境中建立了双馈风电机组模型并进行了电磁暂态仿真.模拟出在电网电压跌落80％并持续625ms极端条件下感应发电机工作情况.仿真结果正确反映了风力发电机低电压穿越的详细动态过程,此模型为进一步研究双馈感应发电机在特殊情况下的电磁暂态特性以及励磁策略提供了理论基础.     

基于新型转子撬棒的双馈风电机组低电压穿越技术

针对目前双馈风力发电系统低电压穿越方案所存在的问题,尤其是转子侧投入撬棒后在穿越过程中的一些不足,提出了一种新型的阻容式转子撬棒以改善双馈风力机组的低电压穿越能力。在分析了双馈风力发电机故障期间投入撬棒后特点的基础上,结合其对应的等效电路,推导出双馈风力发电机定子侧与转子侧的无功功率表达式。对无功功率表达式定性分析后,得出提高低电压穿越能力的方案,并以此设计出一种不同于传统撬棒的新型转子撬棒,即阻容式转子撬棒。利用MATLAB/simulink搭建仿真模型进行验证,仿真结果表明:新型阻容式转子撬棒不仅可以在定子侧加快故障电压的恢复,而且可以限制转子侧过电流,抑制因撬棒的投切而对机侧变流器的暂态冲击,最终实现了有效提高双馈风力发电系统低电压穿越能力的目的。     

双馈风电机组的自适应神经网络保性能虚拟同步机控制

近年来，可再生能源的电网渗透率逐年提升，电网对可再生能源参与一次、二次调频的需求也愈加紧迫，虚拟同步机技术（VSG）应运而生.VSG能够赋予新能源机组主动参与电网调频的能力，然而当VSG应用于双馈感应风力发电机（DFIG）时，存在动态过程中转子电流超出转子侧变流器（RSC）容量的风险.本文提出一种应用于DFIG的保性能虚拟同步控制器，通过使用误差映射函数将输出受限的系统转化为等价的不受限系统，并使用李亚普诺夫方法设计保性能控制器，保证转子电流在调频、故障穿越等强动态过程中不超过任意人为设定的限制；此外，利用神经网络自适应策略，对发电机组中的不确定动态特性进行补偿，从而获得理想的控制效果.最后，本文通过大量仿真验证了所提控制策略在调频能力、转子电流控制和应对参数偏差等方面的控制性能.     

考虑LVRT能力的风电场联络线距离保护研究

具备低电压穿越(LVRT)能力的风电场能够在系统故障及电网电压跌落期间连续运行,因此,对具备LVRT能力的风电场联络线距离保护配置时,要综合考虑风电场LVRT时间。本文采用卸荷保护电路措施来提高永磁直驱风机(PMSG)的LVRT的能力,通过分析风电场LVRT与风机低电压保护动作时间配合关系,提出风电场联络线的距离保护时间配合的改进方案,最后仿真验证了提出方案的有效性和可行性。