考虑源荷特性的双馈风电机组动态减载协同调频控制

为使双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)的有功输出能响应电网频率的变化,有效参与电网频率调节,提高风电系统的稳定性,文中分析了虚拟惯性控制、下垂控制以及减载控制的基本原理,探究了相关参数对风电并网系统频率特性的影响。在此基础上,提出一种考虑系统源荷特性的动态减载协同调频控制策略。该策略结合源荷扰动情况实现减载率修正,通过MATLAB/SIMULINK仿真验证表明:当负荷波动时,该控制策略相较于固定减载调频使含风电系统在不同风速下的频率稳定性有了显著提高。

基于锥互补法的crowbar投入DFIG风电机群电磁暂态等值

为降低对大规模风电机群故障暂态仿真计算量,首先给出同步坐标系crowbar投入DFIG风电机组及其机群状态空间模型。其次,基于H?范数最优化动态降阶方法,提出DFIG风电机群等值问题。对参数及运行状态各不相同DFIG机群,在降低原模型状态量数量的同时,实现阶系统与原模型故障电气量输出范数误差极小化。进一步,采用CCA算法将降阶等值转化为非凸优化问题,求解降阶等值模型。最后,针对非平衡初始状态,给出了等值模型初值的计算方法。仿真结果表明等值计算方法能够在有效实现降阶等值的同时,定量给出等值模型范数误差。

双馈风力发电机组机端电压跌落的电磁暂态机理

双馈风力发电机组(DFIG风电机组)广泛应用于各项风电装机工程中,其电磁暂态响应机理对DFIG风电机组在机端电压跌落下受到的冲击模式具有重要影响。首先,本文总结了DFIG风电机组的五阶动态模型,推导了以定、转子磁链为状态变量的DFIG状态方程。其次,以αβ坐标系下的DFIG模型为基础,对不同低电压穿越方式下的DFIG电磁暂态机理进行研究。最后,以MATLAB/Simulink为平台,分别根据其不同的低电压穿越方式对电压跌落下的DFIG风电机组进行了仿真。根据仿真结果,验证了所提出的DFIG风电机组在电压跌落时的电磁暂态响应机理。

双馈风电机组电网适应性问题及其谐振控制解决方案

随着可再生能源技术及其产业的快速发展,风力发电已成为当今最具发展前景的新型能源生产方式。然而在我国现实电网国情下,风电系统对真实电网环境的适应能力已构成现代风电技术进一步发展中必须认真考虑的重要因素。风电机组应能适应的电网环境主要包括电网电压骤变(骤降或骤升)、电网电压不平衡、电压谐波畸变等。对此,该文以双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)为对象,通过对这些电网故障机理和现有风电控制技术不足的分析,提出采用谐振控制技术的解决方案,着重讨论了谐振控制技术的优势机理、工程实现中的主要考虑及其在增强DFIG电网适应性方面的应用方式。

基于轨迹特征分析的双馈风电机组参数识别

分析研究风电接入后系统的动态运行与稳定控制,需要建立准确的风电机组结构和参数模型。为此,根据系统辨识理论,推导双馈风电机组(DFIG)的传递函数矩阵,构造传递函数系统与未知参数之间的关系,分析风电机组电抗参数的可辨识性;对风电并网系统进行动态轨迹保稳降维等效变换,通过分析系统主导映像轨迹的特征,建立双馈风电机组参数识别系统的受扰轨迹差异度指标,并将参数待识别系统受扰轨迹与实际轨迹的差异度作为目标函数,优化求解双馈风电机组电抗参数;对算例系统发生线路故障和风速变化等不同情况下进行参数识别计算。仿真结果检验了采用系统轨迹差异度方法识别DFIG参数的有效性和可行性。

电压型虚拟同步发电机控制策略下的双馈风电机组阻抗及次同步振荡特性

针对双馈风电机组(doubly-fed induction generators,DFIG)经串补送出系统存在次同步振荡(sub-synchronousoscillation,SSO)的问题,以电压型虚拟同步发电机(virtualsynchronous generator,VSG)控制策略下的DFIG 为研究对象,首先基于三相静止坐标系建立了其阻抗模型,推导了机组正、负序阻抗解析式;其次搭建了PSCAD/EMTDC模型,对理论推导阻抗特性和频率扫描结果进行了对比验证;最后基于奈奎斯特稳定判据定量分析了VSG 控制策略下的DFIG 经串补送出系统SSO 特性,通过仿真验证了所建立模型和稳定性分析结论的正确性。研究结果为SSO 的抑制提供了参考。

双馈风电机组短路电流特性分析

提出了一种分析计算双馈风电机组(DFIG)短路电流的新方法。该方法结合了物理过程分析和频域计算法的优点,根据物理过程分析法,可以将故障后的DFIG频域方程分解为零状态响应和零输入响应。通过求解各响应的方程式,可以得到短路电流的解析计算表达式。通过对比对称和不对称故障下短路电流表达武,电网对称性故障下交流分量会快速衰减完,不对称故障下交流分量会最终达到一个稳定值。最后通过仿真验证了对称性和不对称性故障下短路电流表达式的正确性。

双馈风电机组对接入区域系统暂态功角稳定性的影响分析

系统惯性中心的动态行为可以有效地反映系统的整体动态趋势。基于系统惯性中心的动态数学模型,推导了双馈风电机组(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)接入后的系统惯性中心运动方程。并通过分析DFIG接入对系统惯性中心运动方程中关键因素的影响,揭示了DFIG以不同方式接入系统时对系统惯性中心功角加速度暂态响应的影响机理。当DFIG直接接入系统时,系统惯性中心的暂态功角加速度的变化趋势主要取决于DFIG的接入容量和暂态功率响应特性。当DFIG等容替代同步发电机组接入系统时,DFIG的暂态功率响应和被替代同步发电机组的功率和惯量在原系统中的比重大小将共同决定系统惯性中心的暂态功角加速度的变化情况。仿真结果验证了理论分析的有效性和正确性。

改善电力系统阻尼特性的双馈风电机组控制策略

针对大规模风电场接入电力系统面临的低频振荡问题,提出了一种双馈风电机组(doubly-fedinductiongenerator,DFIG)附加鲁棒控制策略,通过控制双馈风电机组的转子侧无功输出向系统注入无功功率以达到提升系统阻尼的目的.首先采用TLS-ESP R IT辨识算法辨识出系统模型,然后采用基于区域极点配置的鲁棒控制理论设计附加阻尼控制器.为对所提控制方法相比于传统控制方法的优势,设计了基于极点配置的阻尼控制器.最后在PSCAD软件中搭建含风电的两区域模型验证所提控制方法的有效性.仿真结果表明DFIG附加鲁棒控制器能有效抑制电力系统低频振荡,具有较好的鲁棒性.

含双馈风电场的电力系统低频振荡模态与阻尼分析

针对双馈风电场高渗透率接入电网对低频振荡的不确定性问题,在2种工作模式下提出一种特征值分析方法。首先分析传统低频振荡产生的机制,然后在DigSilent仿真平台中建立双馈风电机(double fed induction generator,DFIG)模型,最后对不同渗透率的双馈风电场接入电网进行仿真计算和特征值分析。结果表明,在高风速恒功率运行模式下,阻尼比随着风电渗透率增大而增大;在低风速恒转速运行模式下,阻尼比随着风电渗透率增大而呈现先增大后减小的规律。通过仿真IEEE3机9节点系统,验证该方法的有效性和正确性。

基于DFIG与SVC的风电场无功电压协调控制策略

针对风电场的无功电压问题,构建了风电场模型,提出了一种综合考虑双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)和静止无功补偿器(static var compensator,SVC)的无功电压协调控制策略。建立了综合考虑风电场公共接入点(point of common coupling,PCC)的电压偏移量和无功源的无功裕度的目标函数。基于混沌量子粒子群算法对风电场进行无功电压控制,通过协调DFIG和SVC的无功出力,使得风电场PCC的电压满足要求,同时提高其无功源的无功裕度。最后,以华北某风电场为例进行算例分析,验证了所提无功电压协调控制策略的可行性及有效性。

双馈风电机组抑制电力系统低频振荡的鲁棒控制策略

针对大规模风电场接入电力系统面临的低频振荡问题,提出了一种双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)附加鲁棒控制策略,通过控制双馈风电机组的转子侧无功输出向系统注入无功功率以达到提升系统阻尼的目的。首先采用TLS-ESPRIT辨识算法辨识出系统模型,然后采用基于区域极点配置的鲁棒控制理论设计附加阻尼控制器。为对所提控制方法相比于传统控制方法的优势,设计了基于极点配置的阻尼控制器。最后在PSCAD软件中搭建含风电的两区域模型验证所提控制方法的有效性。仿真结果表明DFIG附加鲁棒控制器能有效抑制电力系统低频振荡,具有较好的鲁棒性。

基于DFIG功率振荡阻尼器的电力系统低频振荡抑制综述

随着大规模风电并网,风电机组与同步机组间的动态交互加剧,前者对电网低频振荡(low-frequency oscillation,LFO)的负面影响和正面控制效果渐趋显著。文章对双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)并网系统LFO抑制问题展开调研。分析了DFIG并网对LFO的影响机理,从风电侧和电网侧比较了LFO抑制措施。重点讨论了DFIG附加功率振荡阻尼器(power oscillation damper,POD)的参数整定方法和控制策略设计。对基于传统方法、优化方法、鲁棒理论等参数整定方法,以及线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)、自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)、滑模变结构控制(sliding mode control,SMC)、模糊控制等控制策略进行比较分析。最后对DFIG并网电力系统低频振荡抑制问题,给出后续研究展望。

双馈风机附加频率控制对系统调频动态的影响

针对双馈风机附加频率控制对系统调频动态特性产生的影响,通过建立双馈风机多物理控制环节耦合特性数学模型、互联电力系统考虑风机接入的负荷频率控制动态特性数学模型,以风机采用惯性支撑与下垂控制结合的附加频率控制为研究对象,利用小干扰稳定分析研究了风机参与系统调频的动态特性,以及各控制环节的运动模态耦合特性。分析结果表明,双馈风机附加频率控制对系统调频动态的小干扰稳定性不会产生明显影响,但惯量支撑控制使系统的调频动态增加一种模态,并使负荷频率控制的调频动态环节与风机的多物理控制环节在部分振荡和非振荡模态上发生耦合作用。进一步利用阻尼比和振荡频率研究了附加频率控制参数对振荡模态动态特性的影响,并通过时域仿真验证了理论分析的合理性。

提升低电压穿越能力的功率型储能系统容量配置及控制策略

电网电压跌落引起双馈感应风电机组(double fed induction generator,DFIG)定子电压跌落,造成DFIG定子磁链振荡,从而引起定、转子产生较大的振荡电流,特别是对双脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器产生极大的危害。若不采取有效的低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)控制措施,将会导致DFIG从电网解列,危及电力系统安全运行。提出一种直流侧的低电压穿越技术,通过在DFIG背靠背变流器直流母线电容上加装超级电容储能系统,利用其功率密度大、充电时间短、使用寿命长、温度特性好等特点,来进行短时大功率充放电,在电网电压跌落、直流侧电压波动期间,将能量储存在超级电容中,同时也可以释放多余的能量补偿直流侧电压,从而有效地提升DFIG低电压故障的耐受能力,实现DFIG的低电压穿越。建立了3 MW风力发电机仿真模型,根据相应的计算原则确定配置7.65 F的超级电容器,当电压跌落50%且故障时间一直持续,超级电容可以控制机组维持稳定运行15 s,验证了超级电容提高风电机组低电压穿越能力的有效性。