基于电阻型高温超导故障限流器的双馈风电场故障穿越策略研究

为了提升基于双馈风力发电机组(DFIG)的风电场故障穿越能力,本文提出了在DFIG风电场出口变压器高压侧装设电阻型高温超导故障限流器(HTS-FCL)的风电场故障穿越策略。基于YBCO超导材料的E-I特性建立HTS-FCL的仿真模型,以DFIG的等值模型为基础分析了电网故障下采用HTS-FCL保护对DFIG的定、转子电流的影响,由理论推导证明了所提策略的有效性。在此基础上搭建了采用HTS-FCL保护的DFIG风电场仿真模型,仿真结果表明采用HTS-FCL保护策略可以有效提升DFIG风电场的故障穿越能力。     

高温超导限流器对风电场故障穿越能力的影响研究

当电网发生故障时,风电场容易自动解列而导致故障更加严重,因此风电机组应具备一定的故障穿越能力。本文提出将高温超导故障限流器应用于风电场,以提高风电场低电压穿越的能力。通过建立高温超导限流器模型以及含高温超导限流器的风电机组并网模型,然后仿真在不同故障类型和不同拓扑下高温超导限流器对风电场故障穿越能力的影响。研究表明,使用高温超导限流器能够有效提高风电机组在系统发生单相、多相故障下的穿越能力,同时,提高单回线与双回线送出电能的风电场模型故障穿越能力。     

基于可变撬棒电阻的双馈风机低电压穿越优化控制方法

电网故障时,DFIG并网点电压的跌落深度影响着机组的暂态特性,进而决定着机组应采用的低电压穿越策略(LVRT).此外,LVRT性能在一定程度上依赖于控制参数的选取,据此提出由电压跌落程度匹配低电压穿越策略的方案.首先根据故障距离对DFIG并网点电压进行分类并形成相应的LVRT优化策略;然后用粒子群算法优化控制系统参数后...     

具有低电压穿越能力的双馈风电场故障特性分析

在机组故障期间转子Crowbar投入不能为电网提供无功支持同时会从电网吸收一定无功从而导致电网运行情况进一步恶化,针对Crowbar保护的弊端提出一种低电压穿越方法,利用DC-Chopper代替Crowbar,同时在故障情况下通过对转子侧变流器进行解耦控制,控制定子侧给电网提供一定无功支持,能更好的实现机组故障穿越。基于此策略在PSCAD平台上搭建了的双馈风电场仿真模型,对比验证了风电场具有低电压穿越能力及控制策略的优越性。在此基础上,分别仿真分析不同故障类型下双馈风电场的故障特性。研究结果表明传统转子Crowbar电路的投入是机组故障电流频率为非工频的原因,而采用其他非转子Crowbar电路的机组故障电流频率为工频;风电场联络线发生任何类型的不对称接地故障,风电场侧都会表现出弱电源特性,单相接地故障表现出的弱电源特性更为明显。这对故障选相元件将会受到严重影响。研究成果具有一定的实际价值和意义。     

双馈型风力发电机低电压穿越的分析研究

风力发电机的低电压穿越现场实际实验较难实现,为了准确地分析双馈型风力发电机低电压穿越的特性,有必要通过仿真的方式进行分析研究。针对风力发电系统中双馈型风力发电机的基本原理,构建了机组的动态数学模型,利用Matlab/Simulink的仿真平台,建立了双馈感应发电机以及控制系统的仿真模型,对其在电压跌落50%的故障下开展了仿真和研究,分析了电网跌落时对双馈风力发电机的影响。研究结果表明：电网电压跌落时和电压恢复时风力发电机会受到电网电压故障的强烈影响。     

双馈感应异步风力发电机组的低电压穿越要求及技术分析

随着风电机组装机容量的持续高速增加,大规模风电场的建设,各个国家（地区）的电网对风电场的要求日趋严格。本文依据国内外的风电场接入电网规则,对风电场接入电网的低电压穿越（Low Voltage Ride Though,LVRT）要求做了详细介绍,并对目前风机主流机型双馈感应异步风力发电机组（Doubly-Fed Induction Generator,DGIG）的LVRT主要技术进行了综合分析与对比,最后对各技术进行改进并对该问题提出今后的研究方向。     

双馈风力发电场的建模及低电压穿越能力探究

建立双馈机组的等值模型,以双馈风机桨距角控制动作情况作为分类依据,采用K-means聚类算法对机群进行分类;同时应用改进粒子群算法实现最优参数辨识,从而建立了电网故障情况下双馈风力机组的动态模型,分析了Crowbar电路在实现低电压穿越上的重要作用,其在故障期间和故障清除后均可平稳风电机组的功率,实现平稳的低电压穿越。     

具有低电压穿越能力的双馈风电机组故障暂态特性分析

对目前广泛应用的双馈风电机组来说,其故障电磁暂态特性相对较复杂,不仅与发电机本身暂态特性有关,也与变换器相关控制与保护策略密切联系。已有双馈风电机组故障特性的分析多数基于较多假设条件,不足以全面评估和认识大量风电接入对电网故障特性的影响。基于典型并网控制和低电压穿越控制策略,在理论上推导了故障初始阶段Crowbar投入、故障发生一段时间后Crowbar切除且转子变换器控制作用以及故障期间Crowbar始终未投入等情况下双馈发电机的短路电流计算公式。同时,从定量仿真分析角度揭示了双馈风力发电机组在故障发生、切除全过程中的暂态响应特性。所得研究结论将能为大规模风电接入电网后现有保护适应性分析及其新原理研究提供较好的理论支撑。     

组合保护下双馈风力发电机组低电压穿越能力的分析

提出了一种基于发电机转子侧Crowbar电路和变流器直流侧Chopper电路共同作用的组合式保护控制策略。借助PSCAD／EMTDC仿真软件,搭建双馈风力发电机组系统仿真模型。针对电网三相对称短路故障,进行上述组合式保护控制策略的仿真研究和验证。仿真结果显示,在这种组合式保护控制策略的作用下,双馈风力发电机实现了电网电压深度跌落时的低电压穿越。     

电网对称故障时双馈感应发电机低电压穿越控制

分析电网对称故障时,双馈感应风力发电机定子磁链变化过程、导致定转子过电流的原因、电网故障发生具体时刻及故障程度对双馈感应发电机定转子的影响,提出一种双馈感应风力发电机转子侧变换器低电压穿越控制策略,改善了双馈感应发电机在电网故障时定、转子过电流的情况,实现了双馈感应发电机在电网对称故障时的低电压穿越.在理论分析基础上,建立双馈感应发电机转子侧变换器低电压穿越控制模型和3 kW双馈感应发电机励磁变换器低电压穿越控制实验系统.实验结果表明,所提出的双馈感应发电机低电压穿越控制策略动态响应快、方法行之有效.     

一种新型的双馈风力发电系统LVRT技术研究

目前,风力发电机单机容量及风电场并网容量不断增大,风力发电在电网中所占比重越来越大.随着并网规则的日益严厉,保证风力发电机组在电网电压短时跌落时不解列,已成为一个强制性问题.此处首先研究了双馈电机在电网电压跌落时定子电流的电磁暂态过渡过程,并对其进行了仿真频谱分析,进而提出了基于考虑定子励磁电流动态过渡过程的双馈电机低电压穿越控制策略,并与传统的矢量控制策略进行仿真对比分析,改进控制策略可以有效抑制转子侧冲击电流,提高了双馈风力发电系统的不间断运行能力.最后,在实验室双馈风力发电实验平台上予以实验验证,实验结果表明所用控制方案的可行性与有效性.     

不同风电机组的低电压穿越能力分析

应用Matlab 7.0建立了含不同风电机组的风电场动态模型,用于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,通过仿真分析电网发生严重三相短路故障后不同风电机组的低电压穿越能力,以及加装静止无功补偿器(SVC)后风电机组的低电压穿越能力.比较风电机组转速、有功功率和无功功率变化情况,得出结论: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,针对风电场中的不同风电机组应采用不同的策略来提高风电机组的低电压穿越能力,维持电力系统的稳定运行.     

低电压穿越期间双馈风电机组稳定性分析与电流分配方法

在弱电网情况下,双馈风电机组(DFIG)与电网阻抗之间会发生复杂的交互作用,若在低电压穿越期间有功、无功电流设置不当,则系统将面临失稳风险。为此,建立DFIG的小信号导纳模型,分析系统失稳机理,尤其是厘清输电线路阻抗、锁相环等因素对稳定性的影响规律。提出满足无功电流响应准则、变换器容量限制和系统稳定性约束的DFIG有功、无功电流分配原则,推导DFIG稳定运行范围,从而为弱电网下DFIG的电流指令设置提供参考。实验结果表明：有功、无功电流对稳定性的影响规律不同,与无功电流相比,有功电流对稳定性的影响更为显著,验证了理论分析的正确性,且进一步验证了所提电流分配方法的有效性。     

基于Crowbar保护的双馈风力发电机低电压控制策略研究

针对双馈风力发电机在电压大幅骤降时投入Crowbar电路后引起直流侧过电压和动态无功补偿的问题,基于反馈线性化理论,提出了对网侧变频器进行非线性控制策略。通过协调控制STATCOM对电网进行动态无功补偿。仿真表明:网侧非线性控制器在电压骤降过程中能很好地抑制直流侧过电压;通过引入STATCOM补偿装置,很好地满足系统无功需求,证实了所提出控制策略的正确性,提高了系统的低电压穿越能力。     

基于CROWBAR的双馈感应发电机低电压穿越的仿真研究

针对双馈感应发电机在低电压穿越过程中所遇到定子、转子过流的问题,笔者提出采用主动Crowbar保护电路作为转子过电流旁路通道,以抑制直流母线过电压.通过在PSCAD/EMTDC平台下搭建双馈感应发电机的仿真模型及对有无Crowbar电路的DFIG在三相短路条件下进行仿真,其结果证明,主动Crowbar电路能够有效实现双馈感应发电机在故障条件下的低电压穿越.     

提高双馈式风电系统故障穿越能力的控制策略

针对基于旁路电阻Crowbar装置的双馈风电系统故障穿越技术的一系列问题:Crowbar装置短接转子,无功功率消耗过多;Crowbar电阻产生高压威胁直流母线电容的安全;母线电容的过储能难以释放并威胁变频器的安全运行,而采用一种新型故障穿越技术.该技术采用双PWM变频器线路暂态优化控制,实现逆变器并联无环流运行.暂态优化控制包含双PWM变频器线路重构、Crowbar装置、无功电流给定和无功电流优先原则4个部分.通过与基于Crowbar装置的故障穿越技术对比仿真,验证新型故障穿越技术能够提高系统无功补偿能力、支持公共连接点电压、及时释放母线电容过储能以及保护变频器安全运行.新型故障穿越技术的设计参考德国E.ON公司电网标准,对我国今后制定并完善风力发电并网标准有着现实意义.     

Analysis of low voltage ride-through capability and optimal control strategy of doubly-fed wind farms under symmetrical fault

Given the “carbon neutralization and carbon peak” policy, enhancing the low voltage ride-through (LVRT) capability of wind farms has become a current demand to ensure the safe and stable operation of power systems in the context of a possible severe threat of large-scale disconnection caused by wind farms. Currently, research on the LVRT of wind farms mainly focuses on suppressing rotor current and providing reactive current support, while the impact of active current output on LVRT performance has not been thoroughly discussed. This paper studies and reveals the relationship between the limit of reactive current output and the depth of voltage drop during LVRT for doubly-fed induction generator (DFIG) based wind farms. Specifcally, the reactive current output limit of the grid-side converter is independent of the depth of voltage drop, and its limit is the maximum current allowed by the converter, while the reactive current output limit of the DFIG stator is a linear function of the depth of voltage drop. An optimized scheme for allocating reactive current among the STATCOM, DFIG stator, and grid-side converter is proposed. The scheme maximizes the output of active current while satisfying the standard requirements for reactive current output. Compared to traditional schemes, the proposed LVRT optimization strategy can output more active power during the LVRT period, efectively suppressing the rate of rotor speed increase, and improving the LVRT performance and fault recovery capability of wind farms. Simulation results verify the efectiveness of the proposed scheme.     

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。     

双馈风力发电机组及其低电压穿越技术的研究

双馈风力发电机组是风力发电机型中的主流机型,从双馈电机的基本工作原理出发,建立了双馈发电机的数学模型,并对其在风速发生变化时进行仿真.利用其定子磁链定向对其进行矢量控制,分析了双馈电机转矩和功率独立调节的基本原理.研究了双馈风电机组在电网故障时其运行情况,通过硬件方法使双馈风电机组具有更强的低电压穿越能力.就是在电网出...     

基于三电平变换器励磁的双馈感应发电机低电压穿越性能研究

采用三电平拓扑结构变换器对高压大功率双馈感应发电机进行励磁,研究其低电压穿越性能。在电网电压跌落时,提出用于低电压状态下的基于比例电压的控制方案,同时控制电机侧变换器和网侧变换器。仿真结果表明,采用三电平拓扑结构变换器,可以对高压大功率的双馈感应发电机进行低电压穿越控制,而且提出的基于比例电压的控制策略可以避免变换器电流过流和饱和,同时又能快速向电网中注入无功功率,为电网快速恢复提供支撑。