双馈风机虚拟惯量控制策略研究

双馈风机由于其转子转速不能像传统同步机一样保持与电网频率的一致性,导致风机的机械惯性不能参与电网频率调节。针对常规虚拟惯量控制策略通过释放转子"隐藏"的动能,为电网提供转动惯量,参与频率调节,但只能为电网提供短暂的频率支撑,频率恢复过程中,还有可能导致频率二次下跌的问题。文章提出了利用储能系统协同风电场为电网补偿惯量的控制策略,在Matlab/simulink中搭建仿真模型,仿真结果表明,在电网负荷发生突变时,虚拟惯量协同控制策略能够为电网提供较长时间的频率支撑,并有效防止频率二次下跌,提高电网频率稳定性。     

同步耦合双馈风机的虚拟惯量优化控制技术

双馈风电机组在同步并网时虚拟出的可控惯性将显著影响电网的动态特性,仍须通过优化控制减少其附加运行风险,充分发挥其控制潜力。该文首先建立引入虚拟同步控制后的双馈风电机组的动态模型,并分析双馈风机与同步发电机之间建立的虚拟同步耦合关系。在此基础上,构建双馈风机同步并网系统的能量函数,基于同步并网耦合关系提出双馈风电机组的变惯量优化控制策略,并借助控制参数对系统稳定性的影响分析,设置虚拟惯量参数范围。最后,搭建双馈风机同步并网系统进行仿真验证,双馈风机的虚拟惯量需要在合理范围内通过变惯量优化才能为并网系统提供可靠的动态稳定支撑。     

双馈风力发电机的虚拟惯量控制及稳定性分析

针对传统矢量定向控制下双馈异步风电机组表现为电流源特性无法向电网提供转子的固有惯性,继而加剧现有电力系统转动惯量降低的问题,研究了具有并网友好性的虚拟同步发电机技术在风力发电系统中的应用。以双馈风力发电机为研究对象,在建立风机小信号等效模型的基础上,研究分析其虚拟同步发电机控制策略,使双馈风电机组具有更大的惯量和频率支撑能力,采用定子电压外环和转子电流内环的双闭环控制,提高瞬时值跟踪能力。根据建立的频域模型分析了虚拟同步发电机参数对稳定性的影响,并给出了参数设计方法。最后,利用搭建的仿真模型验证了所提方法的有效性和可行性。     

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。     

基于功率轨迹预设的双馈风电机组虚拟惯量控制策略

传统虚拟惯量控制的双馈风力发电机组参数设置不当将面临风机失速的风险,且风机有功出力的瞬时下降可能引起频率的二次跌落。为此,提出一种改进虚拟惯量控制策略,基于系统频率最低点产生时刻,设定频率有功出力维持时间,减小不必要的转子动能释放;转速恢复期间有功出力随时间缓慢减少至风机最大功率跟踪点,减小频率二次跌落。最后,基于EMTP-RV仿真平台搭建高比例风电联网调频电力系统,验证了在不同变风速场景下改进方法的有效性和优越性。     

双馈风电机组动态虚拟惯量和阻尼模糊自适应控制策略研究

针对传统双馈风电机组虚拟同步控制（VSG）中因负载突变导致电网频率、输出有功功率波动较大和暂态调节时间过长的问题,提出一种基于模糊自适应控制策略的变参数风电机组虚拟同步发电机控制策略。首先,在机组转子侧变流器中引入VSG算法使得风电对电网频率具有主动支撑能力,并建立DFIG-VSG有功功率小信号模型分析惯量和阻尼系数对系统稳定性的影响;然后,通过分析系统暂态过程中的功频变化原理并结合不受线性量化约束的模糊算法,将虚拟惯量和阻尼的范围作为模糊自适应环节的输出论域,进而实时调整惯量和阻尼系数以降低功率超调和频率偏移。最后,在Matlab/Simulink中基于DFIG-VSG机组的仿真结果验证了所提模糊自适应VSG控制策略的可行性、有效性及优势。     

基于神经网络的双馈式风机故障诊断研究

文章提出了一种基于BP神经网络的双馈式风力发电机(DFIG)相间短路故障诊断方法,利用Park变换对DFIG进行建模,并对发生在DFIG定转子侧的相间短路故障进行了仿真,确定了在故障状态下,将DFIG定转子侧的电流量和电压量作为典型故障数据的可行性。在此基础上,通过典型故障数据对BP神经网络的训练,使新的诊断方法在DFIG发生相间短路故障时,能精确地对DFIG的相间短路故障类型进行判断。最后,利用MATLAB对神经网络进行编程设计和仿真分析,验证了该方法的可行性,为DFIG的相间短路故障诊断方法提供参考。     

基于虚拟同步机的双馈风电机组自适应控制

为了保障风机参与有功调频后的运行稳定,在研究双馈风电机组的虚拟同步控制的基础上,切实考虑了风机运行工况和电力系统调频需求两方面的情况,将风速和频率偏差值作为模糊逻辑控制器的输入信号,来相应地调节虚拟同步机的虚拟转动惯量参数,实现了双馈风电机组参与有功调频的自适应控制。仿真结果表明,采用该方案的双馈风电机组在保障自身平稳运行的同时,能适应不同的风速和电力系统的调频需求,合理地调整自身的调频出力水平。     

基于转矩极限控制的双馈风机改进频率控制策略

基于转矩极限控制的双馈风机频率控制策略为系统提供频率支撑时,功率扰动较小情况下,暂态功率分担不合理会引起频率支撑阶段频率跌落,转速恢复阶段功率瞬时突变引起二次频率跌落。针对此问题,首先在频率支撑阶段提出了基于最大频率变化率的权重系数控制方法,以合理分担负荷扰动暂态功率,提升系统频率动态支撑能力。其次,在转速恢复阶段引入一次函数关系预设转速平滑恢复功率轨迹,避免有功突变,减少二次频率跌落。最后,基于EMTP-RV4.0仿真平台在不同渗透率及扰动下验证了所提方法的有效性。     

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.     

双馈风机控制方式对继电保护动作的影响研究

将双馈风机接入到配电网中,会对配电网的继电保护动作造成一定的影响,特别是双馈风机的控制方式对继电保护的影响是最为严重的。因此,本文将对双馈风机控制方式对继电保护的影响进行分析。本文首先对双馈风机的概况进行综述,其次对数学模型以及控制策略进行阐述,最后对继电保护的影响进行分析,以供参考与借鉴。     

双馈风机的次同步振荡特性与基于虚拟电阻的抑制策略研究

文章建立了双馈风力发电机经串补线路接入无穷大系统的模型。考虑了转子侧变换器的影响,对双馈型风电机组次同步频率下的等值电路进行新的推导和分析,得到了风速、串补度对次同步振荡的频率及系统阻尼的影响特性,从机理上得到了DFIG转子侧变流器比例系数对系统稳定性的影响特性。文章对不同工况的时域进行仿真验证,最后基于机理分析提出了转子侧引入虚拟电阻抑制次同步振荡的策略,该策略可以增大次同步频率下系统的阻尼,能起到抑制次同步振荡的作用。     

双馈感应风力发电机的无源性控制方法研究

基于双馈感应风力发电机Euler-Lagrange系统模型,设计了本质上是非线性反馈的无源性控制(PBC)策略,实现了负载转矩时变未知情形下磁链、转速的渐近跟踪控制.针对实际运行时风力发电机参数具有不确定性的问题,将PBC方法与自适应控制相结合,不仅可实现电机参数摄动时期望电流轨迹的准确跟踪,并可有效抑制由电阻、电感变化引起的跟踪误差.该方法从能量角度分析风力发电控制系统,确定不必抵消的"无功力",设计全局定义的控制律,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等特点.基于dSPACE 的实验结果证明了该控制策略的有效性.     

基于无源化方法的双馈感应风力发电机功率控制

针对目前感应电机无源性控制方法的不足,提出一种基于无源化方法的双馈感应风力发电机功率控制方案。该方案从功率控制的角度考虑,设计新的状态期望值计算方法。根据定子端有、无功功率目标值直接计算出定子电流的期望值,从而实现有功功率和无功功率的独立控制;然后结合定子电压方程计算出转子电流参考值。此计算方法无需给定定子磁链,从而可避免给定定子磁链不准确而引起定、转子电流及定子磁链跟踪误差的问题;设计定子电流反馈控制器,不仅可改善系统的无源性,且可提高定子电流和定子磁链的跟踪性能。仿真结果表明所提控制策略是有效的。     

双馈风机变流器Crowbar设计

为了满足国家电网"低电压穿越功能"的强制性要求,风电机组的核心部件变流器必须要设计保护装置Crowbar电路。文章主要结合电压跌落时双馈式风电系统工作过程和工作方式,以1.5MW双馈变流器为例,选择了主要的开关器件IGBT,设计了其主电路和驱动电路,并对设计结果进行了试验验证。     

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。     

基于Crowbar保护的双馈感应发电机组的低电压穿越研究

分析了双馈感应发电机组在电网电压跌落时Crowbar阻值变化对电网的影响。根据双馈感应发电机(Doubly-FedInduction Generator,DFIG)的数学模型,推导出在发电机机端发生对称故障时,定子、转子电流的表达式,通过故障期间的最大转子电流,给出Crowbar阻值估算值。在EPSCAD/EMTDC软件中仿真分析不同的Crowbar阻值对系统的影响,验证公式推导的正确性,并通过仿真试验确定合理的Crowbar切除出时间。     

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。