严重故障下DFIG风电场低电压穿越改进控制研究

增加Crowbar电阻起动时,DFIG将工作于普通异步机模式,从系统中吸收大量无功功率。为改变这种情况,提出了一种更能充分利用双馈风机无功容量的协调控制方式,为系统提供无功功率,从而提高系统的暂态电压稳定性。仿真结果验证了交直流保护电路配合使用的优点及可行性,所提出的无功协调控制不仅有利于系统电压快速恢复,还能减少风电场动态无功补偿装置的安装容量,从而节省投资。

基于DFIG风电场联合保护的低电压穿越研究

本文首先介绍了我国《风电场接入电力系统技术规定》关于低电压穿越的具体要求。针对撬棒保护技术(Crowbar)装置并不能有效的保护直流母线的不足,提出了一种协调Crowbar及直流卸荷电路的方案,并利用STATCOM(static synchronous compensator)为风电场提供无功功率,双馈风力发电系统从而实现低电压穿越。研究结果表明,适当增加Crowbar旁路电阻,能更有效地限制转子电流,然而,旁路电路选择过大之后其效果不仅并不太明显,反而会导致直流母线过电压。所提出的交直流联合保护的方案能兼顾转子过电流及直流母线过电压问题,并有助于并网点电压的快速恢复。

应用STATCOM与Crowbar提高风电场低电压穿越能力

为满足并网风电机组在电网电压在一定范围内瞬间跌落时不脱网运行,通过分析DFIG电压跌落时的暂态过程,建立一种基于STATCOM和Crowbar的低电压穿越控制策略。STATCOM采用恒电压控制策略,适当地调节交流侧输出的幅值和相位,以提供满足系统电压稳定的无功功率;Crowbar电路的投切,对转子电流或直流侧电压滞环比较来控制,以卸荷多余能量并保护变流器,从而实现低电压穿越。最后,在PSCAD/EMTDC平台建立了DFIG的LVRT仿真模型,结果表明:该策略使DFIG在电压跌落较深情况下具备了低电压穿越能力。

Crowbar保护对风电场LVRT的影响分析与仿真

现阶段风机低电压穿越(LVRT)的主要手段为撬棒(Crowbar)保护与变流器的投切配合,且具备了LVRT能力的双馈感应发电机(DFIG)的故障暂态特性发生了改变,其中Crowbar保护的影响尤为重要。针对上述情况,首先研究Crowbar保护投入与否对风机短路暂态特性的影响,其次分别对Crowbar保护投入与变流器工作时的风电场故障情况进行仿真分析,并进一步仿真分析Crowbar阻值和投切时间对风电场短路电流的影响。算例仿真分析表明Crowbar阻值及其投切时间都会影响风电场短路电流。该研究对风电场保护整定设计具有重要意义。

考虑Crowbar电阻的双馈电机短路电流实用计算

含Crowbar保护的双馈风力发电机在模型上不同于普通异步发电机。首先,双馈风力发电机在转子侧连接着变流器;其次对转子侧变流器采用Crowbar保护。因此,在短路电流计算方法上,两者也必然有相应的差异。目前,在双馈风力发电机短路电流计算方面,我国采用的国家标准为GB/T15544.1《三相交流系统短路电流计算》。该标准中,没有考虑广泛采用的Crowbar电阻元件对短路电流的影响。为此,在研究建立含Crowbar保护的双馈风力发电机新模型的基础上,推导双馈风力发电机短路电流实用计算公式。文中还用PSCAD/EMTDC软件的精确模型仿真结果对提出的含Crowbar电阻的双馈风力发电机三相短路电流实用计算公式进行了验证,并比较了国家标准计算方法。研究表明:推导提出的含Crowbar保护的双馈风力发电机三相短路电流实用计算公式准确、方便,对风电场的电气安全设计具有重要意义。

基于电池储能和Crowbar的风力发电机低电压穿越控制的研究

文章提出一种基于电池储能和Crowbar协调控制提高DFIG的LVRT能力的策略。在系统电压小幅跌落时,电池储能系统,通过PQ解耦PI控制,适当调节交流侧输出电压幅值和相位,以提供满足系统电压稳定的无功功率;当系统电压大幅跌落时,电池储能协同Crowbar电路的投切控制,及时卸荷多余能量并保护变流器,保证DFIG在故障期间不脱网运行。在PSCAD/EMTDC平台对本文提出的控制策略进行仿真,结果表明本文的控制策略能在系统电压在大幅深度跌落情况下,使DFIG具备LVRT能力。

基于PSCAD的双馈风力发电机组低电压穿越的研究

针对双馈风力发电机组低电压穿越问题,研究了电网电压严重跌落情况下转子Crowbar电路、转子Crowbar和直流侧卸荷电路组成的组合保护电路的控制策略。基于PSCAD建立了双馈风力发电机组低电压穿越的仿真模型,验证了组合保护电路控制策略能够很好地抑制转子侧电流和直流侧电压的上升,实现低电压穿越。

协调相邻风电场之间低电压穿越的综合保护方案

多个风电场相邻时,若某一风电场近端发生严重故障,其撬棒投入实现低电压穿越的同时,将对相邻风电场造成影响。根据故障时双馈风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的无功功率特性,分析了撬棒投入对相邻风电场的影响以及造成相邻风电场撬棒连锁动作的原因,提出了一种基于DFIG转子串联电阻和静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的综合保护方案及相应的控制策略,以协调多风电场之间的低电压穿越,防止撬棒的连锁动作使电网电压和无功功率进一步恶化。仿真结果表明,所提保护方案能够抑制相邻风电场DFIG的转子电流,防止撬棒连锁动作,并能最大限度补偿无功缺额,提高出口电压。

风力发电故障穿越技术综述

随着环境问题和能源危机的爆发,人类对新能源的探索日益深入。风力发电由于其特有的优势而受到关注。随着风力发电装机容量的日益增加,电网对其故障穿越能力提出了更高的要求。针对这一问题,介绍了并网点电压骤降与骤升的形成原因,给出了国内外对低压穿越(LVRT)、高压穿越(HVRT)提出的标准。针对双馈机组采用改进控制策略和改进硬件电路两个技术层面,分析了低、高压穿越不同解决方案,最后对故障穿越的研究方向进行了展望,为后续研究提供了参考。