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。

无刷双馈式感应发电机低电压穿越能力分析

通过分析电网电压跌落时无刷双馈式感应发电机的动态模型以及磁通量、反电动势和电流的变化;提出采用crowbar电路和串联动态电阻的组合电路提高发电机低电压穿越能力的方法,并计算其中的电阻值;利用Matlab/Simulink仿真软件建立基于无刷双馈式感应发电机的风力发电系统仿真模型,对比加了保护和不加任何保护装置的风电系统仿真结果的各参数。仿真结果表明,提出的方法能有效保护风力发电机组,提高风力发电机组低电压穿越能力。

大规模双馈风力发电机组并网的动态仿真模型与初始化

研究了双馈式感应发电机(DFIG)的风力发电场接入电网后对系统动态特性的影响。从异步发电机运行的物理本质出发,系统推导了计及并网特性、基频下的DFIG动态数学模型。给出了DFIG转子侧及网络侧换流器的控制策略,研究和探讨了系统动态模型的初始化。算例仿真结果验证了所提出的模型和方法的有效性。

并网相位差对矢量控制双馈发电机功率解耦性能的影响

该文在并网后的稳态功率分析中,将并网相位差等效为并网前转子坐标系与电网同步旋转坐标系之间的相位初值,在此基础上推导了与并网相位差有关的定子功率方程,并用PSIM 6.0仿真验证了方程的正确性。

基于双馈电机的风力发电对电网电压的影响

分析了风速的建模和DFIG的建模。利用Matlab组建含风电的电网模型,针对不同的控制方式,对风速随机变化以及系统电网发生不同地点的单相接地短路时的情况进行了仿真分析。仿真结果验证了模型的合理性,同时分析了各种情况下对电网电压的影响。

低电压穿越过程中双馈风电机组虚拟电感暂态自灭磁控制

双馈式感应发电机(DFIG)由于其定子直接与电网相耦合,电网故障将引起定子磁链暂态,并会在转子侧产生电压和电流冲击。传统基于Crowbar的低电压穿越(LVRT)解决方案不仅没能充分利用变流器对DFIG的控制灵活性,而且也难以较好地适应当今不断提升的并网要求。而当前基于灭磁控制的暂态补偿策略多依赖于磁链观测技术,不仅算法较为复杂而且对电机参数具有较强的依赖性。对电网电压发生跌落故障时定、转子电磁暂态过程进行了深入分析和讨论,并依据其暂态电磁特性,提出了一种基于虚拟电感暂态自灭磁算法的LVRT控制策略。该策略不仅能够较好地抑制转子暂态电压冲击,最大限度地拓展可穿越的故障范围,充分发挥DFIG的控制灵活性,而且无需暂态磁链观测,简化了算法,具有较好的快速性和鲁棒性。11kW模拟机组的仿真和实验,验证了所提出的分析和设计的正确性和可行性。

双馈风电机组低电压穿越控制策略的研究

阐述了双馈式风电机组输入输出反馈线性化的控制原理和动态数学模型(包含变换器),用输入输出反馈线性化的非线性控制方法设计出新型的低电压穿越控制策略,并利用修改的WSCC-9节点系统对所设计的控制策略进行了仿真实验。实验结果表明,所设计的控制策略明显优于传统的矢量控制策略,增强了风电机组的低电压穿越能力,提高了风机并网点电压水平,有利于整个系统在故障发生后恢复稳定运行。

适应并离网模式切换的DFIG电磁暂态仿真建模

目前,常用的商业仿真软件中的双馈式感应发电机(double-fed Induction Generator,DFIG)模型通常不支持离网运行模式,难以实现风力发电系统由离网到并网的全过程电磁暂态仿真,对电力系统仿真分析工作带来极大不便。研究适应并离网模式切换的DFIG电磁暂态仿真建模方法。基于模块化思想分别对风力机、异步电机、变流器以及断路器进行建模,在系统组装形成DFIG风力发电系统电磁暂态仿真模型。提出了适应并离网模式切换的DFIG受控源等效电路模型和离散时间域实现方法,通过设计状态变量矩阵元素的截取和扩充算法实现了模型在并离网模式下的无缝衔接。在MATLAB/Simulink中搭建DFIG发电系统模型对所提方法和模型进行验证,仿真结果表明,所提建模方法能够很好地支持DFIG离网运行模式,实现DFIG由离网到并网的全过程电磁暂态仿真。

双馈风机与电网机电扭振互作用可能性分析

为了研究大规模双馈式感应发电机风电场并网是否能引发双馈风电机组与交流电网间的机电扭振互作用问题,分析了双馈风电机组与交流电网间机电扭振互作用的机理,并基于双馈风电机组轴系特性对其与交流电网之间发生机电扭振互作用的可能性进行了探讨.分析得出由于交流输电系统串补度的限制,双馈风电机组与交流电网之间发生机电扭振互作用的条件较难满足,由此引发次同步谐振的可能性很小.通过时域仿真算例验证了结论的合理性.

基于改进支路暂态能量函数的风电并网暂态最优切机控制

大规模风电接入比例的增加对电力系统暂态稳定性造成了影响,因此在风电并网系统的紧急控制中必须考虑风电切机措施。首先分析了双馈式感应发电机(DFIG)的暂态运行特性;然后运用改进支路暂态能量函数法分析了DFIG和传统火力发电机切机效果的差异性。结果表明在风电并网系统的紧急控制中应考虑风电和火电机组切机比例的配合。因此,提出一种考虑风力发电机的最优切机决策模型和一种实用化解法,合理选择最优的风火电切机比例,改善系统恢复过程的特性,极大地提高了系统运行稳定性。通过某区域风电外送系统暂态切机算例验证了该方法高效可行。

面向风电场的超导限流-储能系统

双馈式感应发电机具有体积小、重量轻、成本低等突出优点,目前已成为风电场中的主力机型。然而双馈式感应发电机存在低电压穿越能力弱和功率输出不稳定两大问题。为了同时解决这两个问题,提出了集成于单台风力发电机的超导限流—储能系统原理。进一步将该原理运用于风电场,并开展实际样机的研制。分析了超导限流—储能系统在风电场应用的工作原理,提出了适用于风电场的拓扑结构和其中桥路型限流器的参数设计方法,并开展了针对实际风电场应用的仿真研究。仿真结果证明了该方案的有效性和可行性。

基于RTDS/CBuilder的DFIG通用励磁控制模型开发

基于RSCAD/CBuilder采用自定义编程技术开发一套双馈式感应风力发电机(DFIG)的通用励磁控制模型。该模型控制策略依据网侧变换器电网电压定向、转子侧变换器定子磁链定向矢量控制原理;模型的人机交互界面根据面向对象设计理念,形成参数输入对话框;模型的实时运行程序采用C语言编程技术,并针对信号相位提取、相位斜率计算给出相应的设计方法。本文还以实例对比法对所开发模型进行了通用性和精确性验证,结果表明:该模型可便捷地应用于不同系统频率、功率等级DFIG的RTDS仿真实验并大幅提高建模效率。

一种新型的风电场低电压穿越时撬棒电路设计与阻值选定

针对传统撬棒电路(Crowbar)在风电场低电压穿越时给电网带来无功负担问题,提出了一种新型的Crowbar保护电路,介绍了新型Crowbar的设计与阻值选定,并在PSCAD环境下搭建双馈式感应发电机(DFIG)模型,分析比较了无Crowbar保护电路、带有传统Crowbar保护电路和新型Crowbar保护电路时DFIG在电网电压跌落情况下的动态特性。结果表明,新型的Crowbar在有效保护风电场的同时减少了电网的无功负担,有效地弥补了传统Crowbar带来的电网无功负担。

基于电流频率差的有源配电网线路保护

分散式风力发电高渗透地接入配电网,使得拓扑结构从辐射式变成有源配电网,传统的三段式电流保护将难以适应。通过分析双馈式感应风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的故障暂态特性,获取其短路电流的频率变化特征以及与大系统短路电流的显著差异。由此,提出基于电流频率差的线路保护,即通过线路两端故障电流的频率差值比较来识别故障区域。参照某分散式风电接入10kV地方电网示范性工程的参数,在PSCAD/EMTDC软件平台建立了有源配电网模型,对所研究的线路保护进行了大量的仿真测试,结果表明在不同DFIG出力、不同故障类型、不同过渡电阻以及不同故障位置情况下该线路保护动作正确,并且能够灵敏、有效地适应不同工况。

中小型风电场接入系统探讨

介绍了风电机组的主要类型,分析了风电场接入对电网的主要影响,探讨基于双馈式感应发电机的中小型风电场接入电网的系统设计方案,并举例说明。