计及变压器和线路阻抗的双馈风力发电机转子侧阻抗建模研究

双馈风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的阻抗模型是分析和抑制风力发电机并网振荡问题的有效手段之一。在实际工程中,DFIG机组通常通过Y/D升压变压器接入输电网,但是现有的阻抗模型仅考虑DFIG本身模型,而未考虑网侧变压器以及线路阻抗对模型的影响,影响稳定分析的准确度。为了更加准确地分析DFIG风机与电网的之间交互行为,采用谐波线性化的方法,建立了计及变压器和线路阻抗的DFIG转子侧的正负序阻抗模型。该模型不但包含了异步电机、转子侧变换器、锁相环(phase-locked loop,PLL)以及控制环路,同时在建模的过程中考虑了网侧的线路阻抗和变压器对模型的影响。然后,通过频域仿真分析锁相环、变压器以及电网线路阻抗等因素对转子侧的正负序阻抗模型的影响。最后,与时域仿真结果作对比,验证了阻抗模型的正确性。结果表明:并网变压器对DFIG转子侧的正序阻抗模型的相角特性影响较大,而对幅值特性影响较小;通过DFIG转子侧阻抗模型可以预测DFIG与电网阻抗交互作用潜在的并网谐振点。

正序电压极化阻抗继电器的保护失效边界模型

提出一组以故障距离和过渡电阻大小为核心因子的保护失效边界模型,用以评估阻抗继电器的耐受过渡电阻能力,同时用于探讨阻抗继电器因过渡电阻而拒动和误动的真实原因。重点分析正序电压极化的阻抗继电器,其具有保护区稳定、耐受过渡电阻能力强等优点。定义了能够使继电器正确动作的最大耐受过渡电阻值为保护失效边界电阻。根据保护失效边界模型计算出保护失效边界电阻值和相应的故障距离,用以绘制保护失效边界电阻曲线,再引入保护失效系数的概念,以此评估该继电器的耐受过渡电阻能力以及抗风险能力。PSCAD仿真结果表明,该模型可准确计算出继电器能承受的最大过渡电阻数值。

正负序电流环对柔直系统交流阻抗波动特性影响机理分析

柔性直流输电系统广泛采用阻抗分析法研究其稳定性问题,模块化多电平换流器(MMC)的阻抗模型是应用该分析方法的基础。在实际工程中,正负序电流控制环和序分离算法是MMC控制系统的重要组成部分。研究表明,当采用基于延时对消的正负序分离算法时,柔性直流输电系统的交流阻抗会出现规律性波动现象,但目前对该波动现象的机理研究尚不充分。首先,在考虑正负序电流控制环和序分离算法的前提下推导了MMC的详细阻抗模型,展现了阻抗波动现象,进而研究了正负序电流环控制器参数的不一致性对该波动特性的影响。其次,推导了MMC的简化阻抗模型并验证了利用该模型分析阻抗波动现象的合理性。基于该简化模型,从理论上分析了阻抗波动现象的产生机理,并从理论上研究了交流阻抗波动会随着正负序电流环控制器参数不一致性的增加而进一步加剧的影响机理。最后,通过实验验证了上述理论分析的正确性。

基于正序阻抗角的海上DFIG定子绕组匝间短路故障辨识

为了保证海上双馈风力发电系统的安全可靠运行,提高海上DFIG定子绕组匝间短路故障辨识的精准度,文中提出一种以定子侧正序阻抗角为故障特征量的定子绕组匝间短路故障辨识方法。由于故障后各序分量不再对称,首先基于DFIG定子匝间短路故障状态下的序分量模型,推导得出DFIG定子侧正序阻抗角的表达式;然后分析电网电压不平衡、负载和转差率变化等非理想工况对该故障特征的影响规律,提出合理的故障辨识阈值。仿真与实验结果表明,该故障特征对电网电压不平衡具有鲁棒性,且通过合理设置故障阈值可实现对海上DFIG定子绕组匝间短路故障的精确辨识。