低电压穿越过程中风电机组载荷特性联合仿真研究

【目的】电网电压跌落故障会引起风电机组载荷的剧烈变化,严重影响风电机组的安全稳定运行。随着风电机组的大型化,风电叶片长度不断增加,塔筒增高,其载荷特性对系统参数波动变得敏感。因此,需要研究电网电压跌落过程中关键部件的载荷与振动特性。【方法】提出了基于动态链接库和Socket通信的数据交互方式,建立了Simulink与Bladed的联合仿真方法。基于某3.4 MW风电机组模型,采用给定风速变化的工况对联合仿真平台进行验证。研究了低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)过程中机组总体性能与叶片、塔筒载荷的变化关系。【结果】电网电压跌落幅值对电机功率影响较大,对风轮的调节参数影响较小。低电压穿越过程中风轮的桨矩角调节和转速有较长时间的波动,叶片外叶展处载荷的变化大于内叶展处,叶尖位移增加。塔架的振动频率与固有频率接近,存在潜在风险,需要在机组设计中考虑。【结论】联合仿真平台可以很好地模拟风电机组的气动性能与部件载荷的暂态特性,为机组的优化控制提供参考。

PSCAD与PowerFactory相互校验的风机低电压穿越模型

PSCAD软件与PowerFactory软件是风电机组建模的常用软件,其所适用的应用场景与优势各不相同,因此在科研中或工程上常需要对同一个研究对象同时使用两种平台进行建模,此时,两种软件的模型搭建能够保持一致并互相印证就至关重要。基于PSCAD与PowerFactory相互校验的风机低电压穿越模型详细展示了风机低电压穿越模型的搭建原理及其在两种软件上的实际应用,提出了保证风电机组低穿模型在两种平台上实现故障穿越电磁性能一致性的建模方法,并通过低穿仿真波形同坐标对比的方式对其结果进行相互校验,为风电机组仿真计算的准确性校验提供了宝贵经验。

风电机组低电压穿越功能及其应用

风电机组低电压穿越(LVRT)能力的深度对机组造价影响很大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要。对变速风电机组LVRT原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较。在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/PowerFactory中建立双馈变速风电机组及LVRT功能模型。以地区电网为例,详细分析系统故障对风电机组机端电压的影响,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的LVRT能力设计。结果表明,风电机组LVRT能力的深度主要由系统接线和风电场接入方案决定。设计风电机组LVRT能力时,机组运行曲线的电压限值应根据具体接入方案进行分析计算。

基于全功率变流器的失速型风电机组低电压穿越改造

提出了一种基于变流器的失速型风电机组低电压穿越改造方案。该方案采用全功率背靠背变流器,机侧变流器稳定定子电压,网侧变流器稳定直流母线电压并发出无功电流,实现了机组在电压跌落期间的有功平衡和无功补偿。结合失速型风电机组的特点,提出了一种以稳定定子电压为控制目标的机侧控制策略,并设计了电压电流双闭环控制来抑制机侧滤波电路带来的振荡。在MATLAB/Simulink中建立了780kW失速型风电机组仿真模型,并在110kW电机平台上进行了实验,验证了方案的可行性。

风电机组低电压穿越能力测试中的风机故障

近年来,我国风力发电装机容量不断增长,大规模风电并网对电网的影响日益受到重视。低电压穿越能力是风电机组并网特性的重要考核指标之一,该文详细分析了目前风电机组低电压穿越能力测试所依据的标准,就标准中对风电场及风电机组低电压穿越性能的具体要求进行了分项阐述,在此基础上总结了已开展的现场低电压穿越测试中风机发生的种种故障及其原因,证明了同样机型的风电机组测试性能存在差异,而且现场试验证实了风机零部件故障也成为影响风机低电压穿越性能重要因素。

基于Crowbar电路的双馈风电机组低电压穿越能力

针对传统控制策略的双馈风电机组的低电压穿越能力非常有限,不能满足我国电网运行条例中关于低电压穿越能力的要求.通过在转子侧增加撬棒(Crowbar)电路,在不改善控制策略的情况下,对Crowbar电路提高双馈风电机组的低电压穿越能力进行理论分析,并利用综合稳定程序(PSASP)对没有加装Crowbar电路和加装了Crowbar电路的双馈风电机组进行仿真比对.结果表明,Crowbar电路可以提高双馈风电机组的低电压穿越能力.利用风电机组低电压穿越试验装置在某地进行了现场试验,进一步证明了加装Crowbar电路不仅在理论上可以提高DFIG的低电压穿越能力,在实际应用中也是完全可行的方法.

风电机组移动式低电压穿越试验装置安全链设计与实现

在提出安全链保护范围、设计原则的基础上,从开关柜设计与选型、继电保护功能配置、流程化控制、自检闭锁系统、规程设计与辅助设施等五个方面介绍了试验装置的安全链实现。满足本安全链设计要求的风电机组移动式低电压穿越试验装置能保证现场试验人员及设备的安全,自动化程度高,已在测试现场得到了广泛的应用。

变压器对风电机组低电压穿越性能的影响

低电压穿越(LVRT)能力是风电机组并网特性的重要考核指标之一。风电机组的关键电气部件如变流器、主控制器、变桨控制系统等,对于风电机组实现LVRT具有至关重要的作用,因此得到了广泛研究与关注。然而,目前风电机组均采用一机一变方式进行并网,升压变压器对风电机组LVRT特性的影响也不容忽视。在此通过分析电压跌落对风电机组出口变压器的影响,进而得出风电机组出口变压器在电压跌落时的电压非线性输出特性。最后,通过现场试验证实了风电机组出口变压器对风电机组LVRT特性的重要影响。

基于低电压穿越能力评价的双馈风电机组风电场无功出力控制

以低电压穿越下的双馈风电机组风电场无功出力作为研究对象,提出一种双馈风电机组风电场无功出力控制方法。首先选取风电机组无功能力评价指标和安全评价指标,提出风电机组低电压穿越能力评价方法,利用变异系数法对风电场中各台风电机组进行低电压穿越能力评价,评价结果表征不同风电机组的运行状况,进而根据评价结果调整各台风电机组的无功出力分配,控制电网电压。仿真结果表明,该无功出力控制方法能够满足低电压穿越要求,合理分配风电场的无功出力,支撑故障时的电网电压。

具有低电压穿越能力的风电机组测试故障典型实例分析

近年来,西北尤其是甘肃风力发电装机容量不断增长,大规模风电并网对电网的影响日益受到重视。低电压穿越能力是风电机组并网特性的重要考核指标之一。2011年以来国网公司西北分部和甘肃省调在酒泉千万千瓦风电基地共同组织开展了风电机组低电压穿越能力抽检验证工作,共进行33座风电场44台风电机组现场试验。通过对测试过程中遇到的风电机组脱网故障进行分析总结,找到了影响风电机组低电压穿越能力的主要因素,并结合实例对各影响因素进行分析阐述。目前,风电机组的硬件维护水平、主控制策略调整、软件设置和控制版本升级仍是影响并网风电机组低电压穿越能力的主要因素。

全功率变流器风电机组低电压穿越控制策略研究

基于2.5 MW永磁同步风电机组系统结构及低电压穿越(LVRT)要求,对实现全功率变流器LVRT功能的控制策略进行了研究。针对电网正常及故障工况,详细阐述了电网电压幅值的快速检测算法和基于正序分量提取的锁相环设计,分析并设计了输出三相电流对称控制目标下直流电压、斩波回路、有功电流及无功电流的控制算法。dSPACE半实物仿真及实际试验结果表明,应用该控制策略能达到预期目标,不仅满足了全功率变流器风电机组LVRT运行的要求,而且还保证了并网电流品质,并具有高电压穿越(HVRT)功能。

风电机组低电压穿越能力对电网的影响

指出了风电装机容量在电力系统中所占比例越来越高,风电机组自身特性将会对电网带来影响,利用仿真程序对低电压穿越功能在大规模风电并网发电系统中的应用进行了分析,研究了风电机组低电压穿越功能对电网运行的影响。

电网不对称故障下双馈式风电机组低电压穿越技术研究

依据所建立的数学模型,设计了转子侧Crowbar电路和直流侧Chopper电路相结合的穿越方案,并对其控制策略进行了分析和试验研究。验证了电路的正确性和合理性。

风电机组低电压穿越能力影响因素

本文首先对我国风力发电现状及发展趋势进行了分析,其次概述了风电机组低电压穿越能力的定义,同时探讨了低电压穿越技术的集中基本类型。在此基础上,基于变速风电机组,对其低电压穿越功能及原理进行了分析,提出了相应的影响因素。分析得出,风电机组低电压穿越能力的影响因素主要包括控制策略、硬件条件、软件控制及管理水平四个方面。

永磁直驱风电机组低电压穿越研究综述

风电的大规模发展使越来越多的永磁直驱风电机组接入电网,影响电网安全稳定运行,其中风电机组的低电压穿越(LVRT)问题是风电并网安全性方面的首要问题。文中首先基于传统风电场和其他新能源发电场LVRT策略的研究成果,结合永磁直驱风电机组特点,综述较为主流的适用于永磁直驱风电场的LVRT技术手段,为永磁直驱机型为主的风电场提供相应策略。然后,分析各个方法的应用场景与工作机理,比较不同方法的优势与不足,并针对不同方法的应用前景提出相应建议。最后,总结未来LVRT技术的发展方向,并指出当前风电场大规模并网仍需解决的经济技术难题,为进一步提升大规模风电安全消纳水平指明方向。

考虑LVRT特性的新能源送端系统功角稳定与电压稳定交互影响分析

新能源机组的低电压穿越(LVRT)能力是高比例新能源电力系统维持电压稳定的重要保证,同时LVRT期间新能源机组的功率特性将进一步影响同步发电机的功角稳定性。为分析高比例新能源送端系统功角稳定与电压稳定的耦合机理,以风电为例,推导了LVRT期间风电机组的有功-无功耦合关系;以含风电的送端系统为例,推导了故障前、故障期间以及故障后同步发电机的机械功率和电磁功率。分析了受扰后系统功角与电压的失稳形态,揭示了含风电送端系统功角稳定和电压稳定的交互影响。基于PSASP平台,仿真分析了风电初始出力水平以及LVRT参数对电力系统功角稳定和电压稳定演化的影响。

前端调速式风电机组低电压穿越鲁棒控制策略

针对前端调速式风电机组在电网电压跌落期间的脱网问题,提出了一种基于励磁系统鲁棒控制的低电压穿越控制方法。该方法通过构造扩张状态观测器对非线性受控对象进行了反馈线性化,进一步考虑线性化后系统存在误差和不确定性,选取功角偏差、角速度偏差、有功功率偏差和机端电压偏差为状态变量,设计了励磁系统的鲁棒控制器。最后在Matlab/Simulink平台上建立了前端调速式风电机组并网模型并进行了仿真实验。结果表明,该方法能够提高电网电压跌落期间前端调速式风电机组的低电压穿越性能。

风电机组低电压穿越测试相关技术探讨

本次研究的主要目的就是针对风电机组低电压穿越测试的相关技术进行深入分析和探讨,希望能够满足实际的电力工作需求,也为风电大规模的融合体系保证安全生产的实际需求。

双馈风电机组低电压穿越工况下变流器IGBT结温升高的抑制策略研究

双馈风电机组(DFIG)在低电压穿越过程中变流器IGBT模块承受较高瞬时功率,结温大幅升高,IGBT面临失效风险。针对上述问题,在Matlab中建立变流器IGBT结温电-热耦合计算模型,通过时域仿真法分析低电压穿越工况下,无穿越策略及采用撬棒与直流卸荷电路的传统策略时变流器结温变化的规律,提出变流器附加降压斩波电路(Buck)改进的低电压穿越结温抑制策略。仿真结果表明,电网故障时若不采取低电压穿越策略,机组两侧变流器均出现结温过高的现象;传统策略可抑制转子侧IGBT结温升高,但对于网侧结温抑制效果欠佳;改进的低电压穿越结温抑制策略可有效抑制两侧变流器结温升高。

风电机组低电压穿越测试继电保护策略研究

为了提高电力系统的稳定性,电网要求风电机组具备低电压穿越能力。在测试风电机组低电压穿越能力时,为保证风电机组及电压跌落装置的安全,设计了一套包括反时限过流保护、电流速断保护、低/过压保护、低/过频保护以及差动保护等5个保护模块的继电保护系统,并在风电机组低电压穿越仿真测试平台上进行了验证。结果表明,所设计的继电保护系统可以保证系统故障时可靠动作,低电压穿越测试时不会误动作,能够躲过风电机组起动时的尖峰电流,起到保护电压跌落装置的作用。