双馈式抽水蓄能机组功率调节参数的敏感性分析

为了研究双馈式抽水蓄能机组功率调节控制器参数对系统控制性能的影响,基于功率调节控制策略,采用正交试验设计方法分析功率调节控制器参数的敏感性。针对功率调节控制器中的4个参数(每个参数分别选取4个水平)进行正交设计,选取ITAE作为优化目标,筛选出稳定工况,通过极差分析,量化参数的敏感程度,区分出对系统控制性能产生影响的主要参数和次要参数。计算结果表明,较小的ITAE指标值代表系统动态响应品质高,误差更小且收敛速度更快。电流调节模块的比例系数对系统控制性能影响较大,而功率调节模块的积分系数、电流调节模块的积分系数功以及电流调节模块的比例系数对系统控制性能影响较小。功率调节控制器参数的敏感性分析,为双馈式抽水蓄能机组在电力系统中的可靠运行提供了理论依据。

双馈式风力发电机故障诊断技术研究

双馈式风力发电机作为一种利用风力发电的新型装置,结构和运行环境相对复杂,影响因素较多,机组故障率较高。基于此,在对双馈式风力发电机基本组成介绍的基础上,简述了常见齿轮箱结构,接着进行故障部位分析,并以两级行星一级平行轴齿轮结构为研究对象,利用时域分析、频域分析及包络解调等工具进行振动分析,最后得出诊断结论并给出检维修建议。结果表明,该方法可为现场预知性维检修提供有效的指导和帮助,具有一定实用价值。

一种可移动双馈式岸电系统

为建设一种可移动、模块化、可检测、可馈电的先进船舶岸电系统,采用毫秒级分布式高速同步数据采集技术,提高拓扑重构、故障判断、设备保护的响应速度;采用双层网络拓扑架构技术,解决大量异构节点的数据采集、范围覆盖、能量受限和消耗不均衡问题;采用异地异时异构故障数据协同分析技术,大幅提高故障判断精度,提升识别响应速度;采用变频电源液体冷却技术,突破传统高温、高湿工况下的风冷方案,能够提升岸电系统关键装备效率。结果表明,可移动双馈式岸电系统可以同时实现船舶供电和装备可靠性检测,负载拓扑重组检测馈网技术可以实现大功率岸电系统的无船模拟检测,异地多源数据故障诊断技术可以实现高精度的故障检测和故障源定位。

远端电网故障下双馈式变速抽水蓄能机组平衡点存在性研究

双馈式变速抽水蓄能机组(DF-VSPSU)作为电力系统柔性可控电源,在系统功率平衡、无功支撑方面发挥重要作用。然而,在远端电网故障时采用典型低电压穿越控制的DF-VSPSU可能会因平衡点不存在,而出现运行失稳现象。因此,以单DF-VSPSU无穷大系统为对象,建立了准稳态下DF-VSPSU机侧特性和网侧特性方程,刻画了不同电网条件下DF-VSPSU稳定运行边界及其可行域,并分别从远端电压跌落深度、电网短路比、电网阻抗角、机组无功支撑系数4个因素分析对其运行平衡点存在性的影响。基于MATLAB/Simulink仿真验证了理论分析的合理性。

双馈式风力发电系统实时数字仿真研究

为了研究大容量双馈式风力发电系统的运行控制特性,根据双馈式感应电机(doubly-fed induction generator,DFIG)动态数学模型,采用典型控制策略,分别在PSCAD/EM TDC、RTDS仿真平台下建立了4.5 M W双馈式风力发电机系统的动态模型。在此基础上,对风力发电系统在不同风速下的运行控制特性进行了仿真研究。仿真分析结果表明,所建立的大容量双馈式风力发电系统有较好的动态响应与控制特性,与理论分析相吻合。

双馈式风力发电机的机电暂态建模

建立可用于大型电力系统暂态稳定分析的双馈式风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)机电暂态模型。详细分析转子侧变流器和撬棒电阻(crowbar)可能的工作模式,提出计及crowbar的转子侧变流器和控制器机电暂态建模方法;根据机电暂态仿真和设备参数的特征,研究网侧变流器和控制器的简化建模方法;建立直流电压动态和卸荷电路(chopper)数学模型。基于大量型式实验数据,研究国产DFIG在低电压穿越过程中crowbar、chopper的控制逻辑和有功、无功功率特殊控制策略。以华锐1.5 MW DFIG机组为例,用电力系统分析综合程序包软件仿真分析3种不同工况下的运行特性。仿真结果与现场实测曲线一致,证明所建模型准确、可靠,可用于分析大规模DFIG风电场接入对电力系统暂态稳定性的影响。

一种双馈式风力发电系统的等效模型

为研究含分布式双馈风力发电的配电网广义综合负荷特性,本文提出了一种双馈式风力发电系统的三阶感应电机综合等效模型。分析了DFIG发电系统的等效电路、静态功率特性及其控制策略;讨论了DFIG等效模型的结构特点及其参数辨识方法;通过在输出方程中引入一阶差分环节,提出了具有一阶内反馈结构的模型改进方案,显著改善了三阶等效模型对DFIG发电系统的动态特性的描述能力,并在机理上对该改进模型的物理意义进行了阐述;最后通过一系列的建模仿真实验,验证了该模型的有效性。

双馈式感应发电机定子匝间短路故障稳态分析

定子绕组匝间短路故障是双馈式感应发电机常见故障之一。文中分析了发生匝间短路故障时的电磁特性变化规律,建立了双馈式感应发电机的定子绕组正常和发生匝间短路故障时的多回路数学模型,对正常情况和不同程度匝间短路故障情况进行了仿真计算。对仿真结果进行了深入研究,分别对定子侧电流和转子侧电流进行频谱分析,总结了正常情况和不同程度匝间短路故障情况下的谐波变化规律,证明了通过特定频率信号监测双馈式感应发电机运行状况和进行故障诊断的可行性。

提高双馈式风力发电机机电暂态模型crowbar保护仿真精度的方法

提高双馈式风力发电机(doubly-fed inductiongenerator,DFIG)机电暂态模型精度的关键在于对各种类型故障的模拟,如何在对称故障机端电压跌落中等幅度或不对称故障机端电压跌落较深等工况下,建立准确的撬棒电阻(crowbar)保护模型是DFIG机电暂态模型故障模拟的难点。提出一种提高DFIG机电暂态模型crowbar保护仿真精度的方法。首先,建立DFIG感应电机5阶数学模型,以保留转子电流基频分量作为故障下crowbar保护的动作依据;其次,基于动态相量法,提出5阶感应电机模型与机电暂态电力网络的接口算法;最后,在crowbar控制器机电暂态模型中引入转子负序电流补偿,以模拟严重不对称故障下crowbar保护持续投入,恶化系统电压的情况。以华锐1.5 MW DFIG机组为例,分析了两种工况下的运行特性,仿真结果与实测曲线一致,表明所提方法可准确模拟crowbar保护的动作过程,提高了DFIG机电暂态模型仿真的精度。

双馈式风电场改进的恒电压控制策略

双馈式风电场采用恒电压控制能够为电网提供电压支持,但风速的随机波动使输电线路潮流频繁变化,给控制系统的稳定性带来了挑战,因此本文对恒电压控制进行改进:通过引入等值风速作为前馈控制,对风速扰动进行补偿,抑制电压波动。为减小双馈风电机组内部有功损耗,提出双层无功分配策略:第一层根据各机组无功极限的大小进行分配,第二层以最大限度的减小机组内部有功损耗为目标,在双馈机定子侧和网侧变流器(GSC)之间进行优化分配。通过仿真,验证了该方法能有效抑制由于风速变化导致的电压波动,并且大大减小双馈风电机组内部功率损耗。

并网型双馈式风力发电系统广域阻尼控制器设计

随着接入电力系统的风电规模越来越大,风电场发出的电能需要经过远距离输送到负荷中心。由于风电场输出功率的波动性及远距离输电等原因,大规模风电场接入互联电力系统后会面临不同区域电网间的低频振荡。为此,设计了广域阻尼控制器以有效抑制双馈风力发电系统并网带来的互联系统的低频振荡问题。首先,建立了大型双馈风力发电系统的小信号动态模型,该模型包括风力机及传动系统动态方程、异步发电机动态方程、变频器动态方程3个部分,具有一般性。以双馈式异步发电机(DFIG)转子侧变流器有功功率参考值为输入,然后,以互联电力系统区域间同步发电机功角差值为输出,通过系统辨识方法得到二者间的开环传递函数。最后在此基础上,利用极点配置方法,设计了双馈风力发电机的广域阻尼控制器。非线性时域仿真表明,配备了阻尼控制器的大规模风电场能够有效抑制互联系统的低频振荡,增加系统的阻尼。

非理想电网条件下双馈式风电机组的运行控制策略

随着风电在电网中比例的增大,双馈式风电机组必须更好地适应电网中可能出现的非理想状况,例如谐波、电压跌落等。针对电网电压谐波问题,在转子侧变流器中采用PI+谐振控制器,抑制定子输出电流的低次谐波含量。针对低电压穿越问题,分析了电压跌落时的暂态过程及转子Crowbar电阻的影响,对转子Crowbar电阻的参数进行校核修正,并对Crowbar电路的投切控制进行优化。在接入某电力系统动模实验室的双馈式风电模拟系统上进行了实验,验证了所提控制策略的有效性。

大型双馈式变速恒频发电机组对电网影响仿真分析

建立了基于电机矢量控制原理的双馈式变速恒频风力发电机组的动态数学模型,在Matlab/Simulink环境搭建了系统仿真模型,对大型双馈式变速恒频风力发电机组并网后对电力网络的影响进行了仿真分析。仿真结果表明并网运行的双馈式变速恒频发电机组动态性能良好,变速平稳,能够有效控制机端电压,对电网故障恢复起到一定的作用。

双馈式风力发电机低电压穿越控制策略

为解决PI电流控制器作用下双馈式风力发电机低电压穿越能力弱的问题,提出基于改进三态滞环电流矢量控制VCBTLHC的复合电流控制策略。分析了VCBTLHC的原理,解决了VCBTLHC电压矢量选择的不确定现象,导出了VCBTLHC的开关表。在Matlab/Simulink中实施了复合电流控制中两个电流调节器之间的切换策略。仿真结果表明,所提出的低电压穿越控制策略提高了双馈式风力发电机的低电压穿越能力。

一种双馈式风机并网的电能质量在线监测方法

为了研究分布式发电并网系统电能质量,针对双馈式风电机组,给出了一种电能质量在线监测方法。利用PSCAD仿真软件搭建模型,得到双馈式风机并网电能质量指标曲线,并对仿真数据进行分析。仿真结果表明,该方法能准确地反应双馈风机并网的电能质量,提高了仿真模型的准确性。

基于VSC-HVDC的双馈式变速恒频风电机组启动及并网控制

启动控制是双馈式变速恒频风机可靠并网运行的基础,同时柔性直流输电技术作为最具技术经济性的风电场并网方式,其工程应用日益广泛。该文分析了双馈式变速恒频风机的柔性直流并网控制,提出一种基于定子磁链定向和转子电流闭环控制的双馈式风机启动控制,以抑制并网过程中的冲击电流。为实现风电场稳态运行,设计风场侧模块化多电平换流器无源电压跟随控制器,使其在风机并网过程中呈现理想电压源特性;该控制策略无需检测风电场物理量,只在换流器本地即可实现。在PSCAD/EMTDC环境下进行49电平柔性直流风电并网仿真分析,并进行了现场试验,仿真和试验结果验证了所提出的风电场经柔性直流启动及并网控制策略的正确性。

双馈式风力发电系统的运行控制与建模仿真

建立包含风速、风力机、风力机机械控制部分、双馈发电机及发电机电气控制部分的双馈式风力发电系统模型。基于最佳叶尖速比(即最大风能利用率),给出速度和桨距角控制器的控制策略。采用定子磁链定向的矢量控制技术,对双馈发电机转子进行交流励磁控制,实现发电机有功、无功功率的解耦控制。对风力发电系统的空载并网及低风速下的发电运行进行仿真,验证了双馈式风力发电系统建模和控制的正确性与有效性。

提升无功调节能力的双馈式风力发电机转速变模式控制策略

分散式风电机组接入引起的配电网无功潮流变化易导致配电网出现电压偏差,由于配电网自身无功电压调节能力较弱,及时恢复母线电压到正常水平成为分散式风电机组的重要调节任务。提出一种以暂时牺牲最大风能追踪为代价的双馈式风电机组转速变模式控制策略。首先,以最大限度提高机组无功出力极限作为控制目标,寻求分散式风电机组向电网输送的无功功率最大值与风速、发电机转速间的关系,得到能使机组无功出力达到最大的发电机转速指令值;然后,根据控制目标及其他限制条件确定风电机组内部的无功分配方案;最后,结合传统控制算法制定双馈风力发电机转速变模式控制策略。PSCAD的仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

双馈式风力发电系统最大风能跟踪控制的研究

由于双馈式变速恒频风力发电系统其转子转速具有可调性,所以可通过调节发电机转子转速以获得最大风能。首先介绍风轮机的功率特性,列举两种现有的最大风能跟踪控制算法,其中着重分析常用的变步长爬山法,随后以双馈式发电机为例,提出把黄金分割法应用于最大风能追踪的设想,最后采用MATLAB软件对3种算法进行仿真对比。仿真结果表明,黄金分割法具有可行性,在风能追踪精度与速度上具有优越性。

基于主动阻尼器的双馈式风力发电机组故障穿越控制策略

针对双馈式风力发电机组的故障穿越控制策略问题,分析电网对称故障时其转子电压和电流的瞬态特性,找出引起转子过电压和过电流的原因。在不增加励磁系统硬件的条件下,通过改进控制方法在转子中形成一个主动阻尼电阻,有效地限制由定子磁链直流分量引起的转子过电流。以2MW双馈式风力发电机组为例,对所提出的故障穿越控制策略进行仿真研究。仿真结果说明所提出的故障穿越控制策略的可行性和有效性,可提高双馈式风力发电机机组的故障穿越能力。