基于双馈感应风力发电机虚拟惯量和桨距角联合控制的风光柴微电网动态频率控制

微电网孤岛模式下的频率稳定性是微电网安全稳定运行的重要保证。为提高微电网频率动态特性,通过在双馈感应风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)中加入虚拟惯量控制环节,增加微电网惯性,释放转子中储存的部分动能为微电网频率提供动态支持;为解决虚拟惯性控制环节加入后转子转速恢复过程中DFIG的有功功率跌落问题,采用桨距角控制,在频率跌落时释放DFIG备用功率,从而弥补转速恢复过程的功率跌落,并减小电网的稳态频率偏差。结合DFIG虚拟惯量特性和桨距角控制,配合柴油机的一次调频功能,有效抑制了负荷变化引起的微电网频率波动。最后在DIg SILENT Power Factory仿真软件中建立含柴油发电机、光伏电池、DFIG的微电网控制模型,验证了所提策略的有效性。

一种双馈感应风力发电机低电压穿越的控制策略

电网故障时采用传统的双馈感应风力发电机控制方式,发电机定、转子均会出现过电流等一系列问题,并造成电网故障更为严重。为防止上述情况出现,要求风力发电机必须具备低电压穿越能力。本文根据双馈感应风力发电机电网故障时的运行特点,分析并提出了一种新型电网故障时双馈感应风力发电机转子侧变流器的控制策略,改善了双馈发电机定、转子过电流的情况,实现了双馈感应发电机在电网故障时的低电压穿越。在理论分析基础上,建立了双馈感应发电机转子侧低电压控制模型和3kW双馈感应发电机励磁控制的实验系统。实验结果表明,本文提出的控制策略动态响应快,行之有效。

双馈感应风力发电机低电压穿越控制策略的理论分析与实验研究

分析了电网对称及非对称故障时,双馈感应风力发电机定子磁链的动态过程、电网故障过程中发电机定子磁链对转子的影响。在此基础上,分析了单靠改进转子变换器控制策略实现发电机低电压穿越的条件,提出一种利用软硬件结合的方法实现低电压穿越的控制策略,在电网严重故障时限制了双馈感应发电机定、转子电流,保护了双馈发电机励磁变换器,实现了快速地向电网提供功率支持。建立了双馈感应发电机低电压穿越控制模型和3kW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,本文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。

双馈感应风力发电机网侧变换器低电压穿越控制策略

电网故障时风力发电机的各种运行状态对电网稳定性的影响,特别是双馈发电机的低电压穿越问题已成为研究热点。本文根据电网故障发生及排除时,双馈感应风力发电机双PWM励磁控制器中网侧变换器的响应特性,提出一种网侧变换器低电压穿越的控制策略。该方法在电网故障发生及排除时,通过改变调制电压信号,抑制交流输入电流大幅度改变,达到稳定直流母线电压的目的。实验结果证明本文提出的方法能快速调节直流母线电压,使之趋于平稳,并且在电网故障时,使转子电能快速通过网侧变换器输送到电网。

双馈感应风力发电机故障穿越特性及其控制

风电场低电压穿越能力对接入系统的暂态稳定性有着重要影响。分析双馈感应风力发电机的励磁控制原理,在此基础上研究风电机组基于电流解耦的矢量控制策略以及故障期间转子侧变流器Crowbar(撬棒)滞环保护方案和网侧变流器的电压支撑技术。运用PSCAD/EMTDC仿真工具研究常规同步发电机和双馈风力发电机2种类型机组在短时间和长时间短路故障时的暂态响应特性,并探讨变流器参数对风电机组性能的影响。结果表明:变流器紧急应对措施可以使风机迅速恢复控制能力,从而通过灵活地调节其转子磁链矢量的幅值和相角使电压快速重建;此外,选择合适的直流侧电容容量将增强不对称故障情况下网侧变流器抵抗负序电流的能力。

故障下双馈感应风力发电机无功协调控制策略

提出基于改进式双馈感应风力发电机模型的无功协调控制策略,以提高电网故障下双馈风机的无功调节能力。在DIg SILENT/Power Factory平台上,搭建改进双馈风机的详细模型。利用DC-Chopper和串联动态制动电阻代替Crowbar保护电路,以实现背靠背变流器持续为电网提供无功支撑。通过协调分配风电机组定子和网侧变流器及补偿单元之间的无功功率参考值,来提升电压控制点的电压。与传统控制方法相比,所提控制策略可以充分利用变流器的无功发生能力,扩大电网故障时风电场的无功输出范围,减小无功补偿装置的投资,并提高风机的低电压穿越能力。

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。

基于PR调节器的双馈感应风力发电机控制研究

针对传统的双dq、PI调节器控制策略在不对称跌落下所带来的延时问题,提出了一种基于PR调节器的控制策略:采用功率闭环得到转子侧变换器所需的正序电流给定量,通过抑制电磁转矩二倍频来计算负序电流给定量。Matlab/Simulink仿真结果表明,基于PR调节器的控制策略很好地解决了延时问题,且与双dq、PI调节器控制策略相比,控制性能更优。

双馈感应风力发电机低电压穿越控制策略

针对双感应馈风力发电机低电压穿越问题,提出了一种新型的转子侧变流器控制策略,该控制策略采用基于定子磁链定向的矢量控制方法,对转子稳态励磁电流添加补偿量,得到新的转子电流励磁给定值,抵消了定子磁链直流分量和负序分量对转子电流的部分影响,并能够有效地抑制双馈感应发电机转子过电流,增强了双馈感应风力发电机的低电压穿越能力。Matlab仿真结果验证了该控制策略的有效性和可行性。

基于极限学习机的双馈感应风力发电机综合自适应调频参数优化方法

针对新能源并网带来的系统频率稳定问题,双馈感应风力发电机(DFIG)多采用虚拟惯量及下垂控制参与电力系统的调频.为了能够充分发挥DFIG的调频能力,通过分析频率动态响应各阶段虚拟惯量及下垂系数的作用机理,提出对虚拟惯量及下垂系数的自适应控制.基于极限学习机预测不同等级风速下的各项调频指标,通过对调频指标建立目标函数对综合自适应调频控制参数的优化,并提出最优减载率有功备用控制方案.仿真结果表明了该方法的有效性.

基于Matlab的双馈感应风力发电机组暂态模型

近年来,风电已在电力系统中占有了不可忽视的地位。详细分析了变速恒频双馈感应风力发电机(DFIG)的多变量、强耦合、非线性的时变参数系统,总结并建立了DFIG完整的暂态仿真模型,给出了基于定子电压定向的矢量控制策略的数学原理及详细控制框图,对其最大风能追踪的控制性能、电压控制模式和无功控制模式下电网电压跌落30%时动态响应对比以及电网严重故障情况进行了仿真分析,仿真结果验证了模型的有效性。

双馈感应风力发电机组鲁棒自适应协同镇定控制研究

研究双馈感应风力发电机组在既有外部干扰又有结构参数不确定的情况下,基于Hamilton函数的自适应H∞协同镇定问题,使多机闭环系统能够全局稳定且输出同步。考虑双馈风电机组的非线性本质,建立双馈风电机组的Hamilton模型,采用预反馈将其表示为耗散Hamilton系统,再考虑既有外部干扰又有结构参数不确定的情况,设计一种输出反馈+自适应干扰抑制的多机同步控制器,使得风电机组非线性系统能够保持协同运行。该控制器不仅对发电机组非线性系统的参数摄动具有较强的自适应能力,而且对外部扰动具有很强的抑制能力。两机风电机组的仿真结果验证了控制器的有效性。

基于CROWBAR的双馈感应风力发电机低电压穿越研究

以双馈感应风力发电机为研究对象,在机端电压出现大幅度跌落时,采用CROWBAR保护电路,并对CROWBAR保护电阻的阻值整定进行了详细的讨论。利用PSCAD软件,对于单机无穷大系统进行建模仿真,仿真结果表明本文提及的控制策略能有效的提高双馈感应风力发电机低电压穿越能力。

面向新型电力系统的双馈风力发电机并网控制策略研究

双馈感应风力发电机是一种具有三相励磁绕组结构的异步电机,其运行具有变速恒频的特点,因而在新型电力系统中的风力发电领域有着重要的应用价值。利用Park变换,构建了dq坐标系下的数学模型,实现了电机的有功、无功功率的解耦控制。并且利用电压定向矢量控制的方法,实现双馈感应风力发电机的变速恒频运行。之后搭建一套完整的双馈感应风力发电机及其控制系统的模型,并对所提控制策略的效果进行了验证。仿真结果表明,该控制策略对功率指令值具有良好的跟踪效果,并可以在变化的风速下实现稳定的变速恒频运行。

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。

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。

风力发电系统中双馈异步发电机的仿真研究

该文利用坐标变换技术,推导了双馈感应风力发电机在d-q坐标系下的数学模型,基于变速恒频矢量控制原理在MATALAB\SIMULINK环境下分别用现成的几种基本模块和S函数两种方法搭建了相应的动态仿真模型,对双PWM变频器励磁的变速恒频双馈异步发电机模型进行了仿真研究。仿真结果表明了模型的正确性,为风力发电系统的进一步应用研究提供了可靠的理论依据。最后对两种建模方法的仿真速度作了比较,结果表明仿真速度取决于模型中模块的数量,积分函数在仿真过程中最耗时,使用S-函数能有效地提高仿真速度。

双馈风力发电机高电压穿越暂态全过程分析及控制策略性能评估

对于双馈风力发电机(DFIG)高电压穿越问题,现有研究大多集中于电网故障发生伊始至切除期间的电磁暂态特性分析,往往忽视电网故障切除之后DFIG定子磁链的变化。为此,利用换路原理对电网故障发生而致电压骤升、故障切除及其后的定子磁链暂态全过程进行解析与仿真分析,揭示了故障切除时间对DFIG定子磁链振荡幅值的影响,论证了DFIG在高电压穿越过程中的可控性。在此基础上,提出考虑定子励磁电流动态变化的高电压穿越控制策略,并对该控制策略在不同运行工况和不同故障切除时间下的性能予以评估。仿真结果表明,所提控制策略改善了DFIG高电压穿越的瞬态响应,对转子电流和直流母线电压有一定的抑制作用。

双馈式风力发电机与VQC的电压无功协调控制方法研究

在对双馈式风力发电机网侧变流器有功无功解耦控制与变电站电压无功综合控制装置VQC工作原理及控制策略掌握的基础上,以含双馈式风力发电机的并网风电场为主要研究对象,提出一种基于十三区图控制策略的双馈式风力发电机与VQC协调控制方法,并且通过仿真软件搭建双馈式风力发电机与VQC协调控制系统的仿真模型验证了该控制策略的有效性和可行性。

双馈感应发电机Crowbar电路的投切控制策略优化研究

研究了Crowbar投入、退出时间对双馈感应风力发电机低电压穿越性能的影响,并在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了含Crowbar保护电路的DFIG模型,验证了Crowbar投切时间对DFIG低电压穿越的影响,保证故障发生时,Crowbar电路按设定的投切时间工作,短路电流能根据电流的变化规律快速衰减,转子电阻电压不超过直流母线电压;采用阈值投入延时切出的方案,防止Crowbar保护在电网故障时多次投切。仿真结果表明,经过适当的延时切除Crowbar电路可以避免Crowbar电路多次动作和转子再次过电流,能很好地保护风电机组,提高其低电压穿越能力。结果显示,低电压穿越效果很大程度上受退出时间影响。