恒速和双馈感应风电机的稳定性研究

随着并网风电容量的增大,风电在电力系统中比重的增加,为研究风力发电系统的稳定性,采用电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory对恒速和双馈感应两种异步风电机进行建模仿真,分析其在短路故障时不同风电机组及电气参数对系统恢复稳定的影响。结果表明:双馈感应风电机的故障动态响应比较敏感,具有明显优势。     

双馈风电机全风况条件下小干扰稳定性分析

以双馈风力发电单机无穷大系统为研究对象,建立了风力机、双馈感应发电机、变频器控制系统及桨距角控制系统的数学模型和全阶微分代数方程式,用分析系统特征值和相关因子的方法研究闭环控制系统的小干扰稳定特性。研究得到全风况运行条件下系统的特征根轨迹及相应的振荡模式和阻尼特性,给出了各振荡模式和衰减模式与相应状态变量参与度的关系,为电力系统稳定器的设计提供了一定的理论参考。     

无刷双馈感应电机耦合电路模型仿真研究

无刷双馈电机是一种特殊结构的电机,只需较小的变流器容量即可实现多种运行模式的变速运行,同时由于其没有电刷和滑环装置,相比普通双馈感应电机具有更高的稳定性和更低的维护成本,在风电领域被认为有潜力可以替代双馈电机作为风力发电机的主流机型,同时可以应用在变载恒速工况下.无刷双馈电机的控制策略是目前的主要研究方向,而要实现高性...     

双馈风电机的虚拟惯性控制优化策略

电力系统在面对不同扰动时,双馈风力电机采用传统虚拟惯性控制不能充分利用转子动能参与调频,提出一种改进的虚拟惯性控制策略。对现有的风机传统虚拟惯性控制方法中的控制增益进行改进,即将控制增益与频率偏差建立耦合关系,使双馈风力电机根据系统频率偏差实时调整调频增发功率,减缓频率跌落速度,提高频率最低点。基于EMTP-RV仿真平台搭建含高比例风电渗透率的电力系统模型,验证改进方法的有效性。仿真结果表明,提出的改进虚拟惯性控制方法在不同扰动下均可大幅改善频率稳定性,且随扰动增大,改善效果越明显。     

双馈风电机组HVRT暂态电流计算及其控制策略研究

文章从双馈风力发电机组(DFIG)暂态过程出发,考虑高电压穿越(HVRT)过程中切换延时和无功控制因素的影响,推导了DFIG对称电压骤升下优化后转子全电流的表达式,弥补了现有暂态过程计算中准确度不足等缺陷。利用优化后转子全电流表达式,设计了一种有效抑制转子过流的限流控制策略,显著提高了风电并网稳定性。仿真验证了转子电流表达式的正确性和改进控制策略的有效性。     

含变流环节损耗的并网双馈感应电机潮流建模

提出基于机组潮流的背靠背变流器与直流电容有功损耗算法。将背靠背变流器、直流环节、感应电机与电网潮流方程联立,提出并统一求解计及变流环节的双馈感应电机(DFIG)并网潮流模型。通过与并网DFIG潮流模型计算结果对比,发现加入变流环节可使DFIG内部电压降低,绕组损耗减小,其效果随风速增加而明显,结果验证了所提算法模型的有效性。     

改进的双馈风电机短路电流计算及保护方案研究

从双馈风电机暂态内电势变化机理的角度出发,计及转子电流动态的影响,精确计算发生三相短路时双馈风电机的定转子磁链,提出改进的双馈风电机短路电流有效值计算方法。基于电子系统实时数字仿真器(RTDS)的含双馈风电机实际控制器的物理实验平台,验证了所提出的短路电流计算方法较忽略转子动态过程的计算方法有更高的精确度。在此基础上,分析双馈风电机短路电流和低电压穿越要求对保护的影响,并提出一种改进的风电场送出线保护方案。     

双馈感应风力发电系统电流控制策略研究

由双馈发电机q-d坐标系下基本数学模型,推导出双馈发电机的转子电流和转子电压、磁链之间的关系模型。文章研究了双馈风力发电系统转子侧电流控制策略框图,计算选择PI控制器参数。利用MATLAB/SIMULINK平台自行建立了1.5 MW风力发电系统整体仿真模型。运行该系统模型,得到了双馈发电机转子电流、电压,滤波器输出电流及定子电压等信号波形曲线。仿真结果验证模型及控制器的正确性,证明PI控制器能够满足双馈风力发电系统的稳、准、快等性能指标。     

一种双馈风电机组一次调频协调控制策略研究

针对风电机组不主动参与系统一次调频的问题,分析风电机组转子动能控制与桨距角调频的控制原理与技术特点,利用2种调频方式在响应与支撑时间上的互补关系,提出一种转子动能与桨距角协调控制的组合调频方法,优化限功率状态下风电机组一次调频性能。设计风电机组一次调频曲线,并进行一次调频控制系统设计。搭建某2.0 MW双馈风电机组Bladed+Matlab联合仿真模型,进行一次调频全过程动态仿真,验证控制策略的正确性与有效性。在2.0 MW大容量机组上进行现场试验研究,试验结果支持理论分析和仿真结果。     

双馈风电机组PWM变换器的控制策略及其参数优化

为提高双馈风电机组PWM变换器的控制效果、提高机组电能质量,基于双馈风电机组PWM变换器数学模型并结合矢量控制理论,提出利用非线性单纯形算法优化双馈风电机组PWM变换器PI控制器参数,并在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中对优化前后系统的动态性能进行了比较。结果表明,利用该优化方法能够改善控制系统的各项动态性能,提高了控制精度,且具有良好的鲁棒性。     

风力发电用双馈感应发电机控制策略的研究

该文从并网风力发电系统的基本特性出发，在分析双馈感应电机数学模型及其定子磁链定向矢量控制的基础上，论证了其有功功率和无功功率的独立控制的可行性并给出了PID双闭环控制方案。利用Matlab／Simulink平台，仿真研究并验证了该控制方案的正确性，对实际软硬件系统的设计与调试具有一定的指导意义。     

双馈风电机组Crowbar保护电阻阻值优化整定

电网发生故障导致双馈感应发电机转子绕组经Crowbar保护电阻Rcb短接后,将引发风电机组后续的暂态过程。在后续的暂态过程中,如果Rcb阻值不当,一方面将危及转子侧变流器运行安全,另一方面将导致风电机组电磁转矩和机械转矩不能达到新的平衡,引起转子加速,可能触发超速保护动作,致使风电机组发生超速脱网。仅考虑保障转子侧变流器运行安全整定Rcb阻值,将使风电机组存在超速脱网风险。分析Rcb阻值对Crowbar保护动作后双馈风电机组转矩平衡关系的影响,推导双馈风电机组发生超速脱网的边界条件。在此基础上,提出综合考虑保障转子侧变流器运行安全和降低超速脱网风险的Rcb阻值优化整定方法。仿真结果表明方法的有效性。     

双馈式变速变距风电机组LPV控制器设计

提出了一种将闭环极点配置到满足动态响应区域内的增益调度LPV(linear parameter varying)鲁棒H_∞控制器设计新方法,以解决机组的动态稳定性问题.利用LPV的凸分解方法,将风电机组线性化模型化为具有凸多面体结构的LPV模型,然后利用LMI(linear matrix inequalities)方法对凸多面体各顶点分别设计满足H_∞性能和闭环极点配置的反馈增益,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的IPV控制器.与PID控制的仿真结果相比较,验证了该控制器具有良好的控制性能.     

应用SVC提高双馈感应发电机并网的风电场暂态电压稳定性

摘要： 采用SVC改善双馈感应型风电场并网时暂态电压稳定性。通过仿真软件DIgSILENT/Power Factory建立静止无功补偿器（SVC）的控制模型。以实现风电场的低电压穿越（low voltage ride through,LVRT）的前提下应用SVC改善风电场的电压稳定性。仿真结果表明,采用SVC的并网风电场具有良好的动态性能,并且提高了风电机组在系统出现故障时的LVRT能力,确保了风电机组的连续运行和电网的安全稳定。     

双馈感应风力发电机的负电阻效应研究

为评估双馈风电场经串补送出系统的振荡风险,该文重点对双馈风力发电机的负电阻效应进行研究.首先,结合双馈风力发电机常用的控制结构,通过分析其扰动响应特性建立端口导纳模型.在此基础上,通过等效电路分析建立异步发电机转子回路的等效阻抗模型.进一步地,对转子回路的负电阻特性进行研究,并定义2个特征指标来定性评估系统的振荡风险....     

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。     

基于双馈感应风机的虚拟惯量控制研究

介绍了双馈感应风力发电机组发电系统的原理,针对虚拟惯量控制通常给系统带来的频率恢复时间变长以及频率二次跌落现象,文章提出一种通过双馈感应风电机组为系统提供频率支撑的新策略,并在Matlab/Simulink仿真软件上搭建了双馈感应风电机组发电系统模型,仿真结果证明文章所提出策略能够在有效提高电力系统频率的动态响应性能的同时,避免频率的二次下跌。     

电网电压不平衡下变速恒频双馈感应电机的自适应控制

着重研究双馈感应电机在电网电压不平衡条件下的不间断运行控制问题。利用对称分量法将三相不对称向量分解成正序、负序、零序分量给出的电网电压不平衡情况下的双馈感应电机数学模型,使用非线性自适应控制技术综合设计了电机转子电压的鲁棒自适应控制器。理论分析和仿真研究表明,即使在系统参数和外部干扰存在的情况下,设计的控制器仍可以保证：系统安全可靠的运行、最大风能跟踪、输出恒压恒频的电流以及电网电压不平衡情况下的电机不间断运行。     

双馈感应风力发电系统低电压穿越控制

传统的双馈感应发电机(DFIG)矢量控制方案忽略了定子暂态磁通,导致当电网出现故障时控制性能恶化.为了提高电网故障下DFIG的不间断运行能力,将矢量控制与自抗扰控制器结合起来,利用扩张状态观测器估计出定子暂态磁通和电机参数误差对系统的影响并加以补偿.仿真结果表明该文提出的控制方法削弱了电网故障时DFIG的转子暂态电流峰值和电磁转矩波动,有效地保护了转子变频器和风力机机械结构,而且对电机参数误差具有鲁棒性.     

基于Matlab/Simulink的双馈感应风力发电机组建模和仿真研究

以双馈风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、双馈感应发电机、定子磁链定向的矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用matlab软件中simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了双馈风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃风速为例对所建模型并网后运行特性进行了仿真研究。实现了双馈风力发电机组的最大风能捕获和功率解耦控制,仿真结果表明,双馈风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。