双馈变速风电机组低电压穿越控制方案

分析了变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,建立了包含变频器的双馈风力发电机组动态数学模型,并利用matlab/simulink软件搭建了并网型双馈风力发电机组的仿真模块,通过仿真试验分析了外部电网故障下变速恒频双馈风力发电机组的低电压穿越功能,为变速恒频双馈风力发电机组在大型并网风电场中的应用提供了可靠的理论依据。

电力变流器的变速风电机组技术性能先进,使得其应用也越来越广泛。当风电机组的外部出现短路故障的时候,其机组的内部就会产生短路电流,此时需要对风电机组的设备安全及电网的稳定性进行保护,这就需要风电机组具有低电压穿越能力。本文的研究共分为三个部分,第一部分主要是对风电机组低电压穿越能力的基本概念进行阐述,第二部分简要介绍了我国风电并网低电压穿越的有关技术指标,第三部分对变速风电机组低电压穿越功能及原理进行了一定的说明。

本文的研究内容共分为三个部分,首先是对低电压穿越能力定义,然后以此引出了低电压穿越的技术类型,最后一部分主要研究的是低电压穿越模型建立的原理。

应对全国范围内迅速展开的风电各系统多种形式的并网试验测试,文章给出了双馈异步风力发电机组针对低电压故障穿越(低穿)的一种新的控制方案,即过载超调策略。原有的控制策略存在振动等不稳定因素,功率"凹坑"和有功出力恢复缓慢等一系列技术难题。而过载超调控制策略是在国外主控厂家控制策略的基础上,加以创新性质的完善改进工作,突破了低穿控制策略技术的封闭。本研究以现场实测数据为技术支撑,加之科学理论分析,对于确定详细的风机并网测试低穿认证具有重要的指导意义和实用价值。

随着并网大型风电场装机容量的逐年增长,低电压穿越(lvrt)能力已经逐渐成为风电机组并网的一个重要指标。文中提出了一种利用动态电压调节器(dvr)辅助风电机组在电网电压跌落工况下实现lvrt的策略。dvr串联接入风电机组机端和电网公共连接点(pcc)之间,电网电压正常时通过静态开关柜将其旁路,电网电压跌落时利用反压技术进行快速投切,dvr通过调节使风电机组机端电压维持正常;同时,dvr在风电机组和电网之间提供功率通道,利用直流母线上的刹车电阻消耗掉过剩功率,保证直流电容电压的稳定及风电机组的正常运行。利用恒速异步风力发电机(fsig)配合dvr建立了仿真模型和实验平台,给出了在pscad/emtdc环境下的仿真及实验结果。

新电网运行规则要求风力发电机组在电网故障出现电压跌落的情况下不脱网运行,并在故障切除后能尽快帮助电力系统恢复稳定运行,要求风电机组具有一定低电压穿越能力。由于双馈感应发电机(dfig)励磁变换器容量有限,电网故障时会产生转子过电流和变换器直流环节过电压.须实行保护和控制。本文对国内外学术界和工程界对电网故障时双馈感应发电机的保护原理与控制策略进行了大量研究。以便具体设计时根据要求合理选择。

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。

提出了一种将闭环极点配置到满足动态响应区域内的增益调度lpv(linearparametervarying)鲁棒h_∞控制器设计新方法,以解决机组的动态稳定性问题。利用lpv的凸分解方法,将风电机组线性化模型化为具有凸多面体结构的lpv模型,然后利用lmi(liinearmatrixinequalities)方法对凸多面体各顶点分别设计满足h_∞性能和闭环极点配置的反馈增益,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的lpv控制器。与pid控制的仿真结果相比较,验证了该控制器具有良好的控制性能。

提出了不平衡电网电压下双馈发电机的控制策略,并建立了双馈发电机在正、反旋转坐标系下的数学模型。在此基础上推导和分析了电网电压不平衡条件下双馈发电机输出的瞬时有功、无功功率的组成。提出了4种可供选择的不平衡电压控制方案,并给出了不同控制目标下转子的正、负序电流目标值的计算原则。通过matlab/simulink仿真验证了控制方案的有效性。

针对在风电机组完成设计之前,需要对机组输出功率性能作出预测的问题,介绍了双馈变速恒频风电机组的系统模型,包括风速、风轮、发电机和变频器的数学模型;根据叶轮原动机输入的机械能和机组的发电功率曲线,研究双馈发电机的稳态特性、功率关系;基于sut-1500风机模型的参数,利用matlab软件仿真机组的功率输出特性.研究结果表明,对于双馈变速恒频风电机组,在低于发电机额定转速时,通过调节功率因数,可以实现机组的最大功率输出,提高机组的运行效率和性能,给机组的控制方案设计提供了参考.

概述了双馈风机低电压穿越要求,分析了双馈风机低电压穿越原理,介绍了国内外双馈风机低电压穿越技术。

为了研究电网电压不平衡时双馈风电机组运行特性,从分析负序基波电压对交直交变频器影响入手,得出了网侧变频器的交流侧电压会产生奇数次谐波,直流侧电容电压会产生偶数次纹波分量,双馈电机的电磁转矩和定子输出有功功率出现偶数次频率的分量。负序分量会造成网侧电流畸变,恶化电能质量。

为了有效减少变速恒频双馈风电机组额定风速以上时的功率和转速波动,提出了一种同时考虑桨距角和双馈感应发电机转子励磁电压调节的新型恒功率控制策略。在分析风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组的非线性数学模型,并利用反馈线性化理论设计了非线性控制器。仿真结果表明,所提出的控制策略与现存的仅考虑桨距角或电磁转矩调节的恒功率控制策略相比,具有更好的功率调节特性。

双馈发电机属于变速恒频发电机,当风速超出额定风速时,采用变浆距技术使输出功率维持在额定功率附近,这样即保护了电气系统,又能提高风电机组的运行效率。本文基于labview平台对双馈风电机组变浆距控制系统进行建模,最终通过模拟不同风速,观察定子输出功率以及浆距角的变化规律。

本文从风电机组角度对两种主流的发电方式,即双馈式发电机组和高速永磁发电机组,进行了对比分析。计算了两种发电方式的效率及在不同风区的年发电量,根据市场价格对各部件进行成本对比。在综合考虑了可靠性、效率、电网适应性等方面后指出,两种方式各有特点,适合客户的不同需求。因此,作为风电机组开发商,同时开发两种机型方能更好地适应市场的竞争。

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。

针对风能发电器低电压穿透方法改进问题上探讨，目的是制订风能发电器低压透过里lvrt技巧剖析和自主crowbar通电保险剖析部分的知识，旨在促进风力发电机组低电压穿越技术的改进与完善。

在我国,风力发电技术已经逐渐成熟。作为一种可再生能源,风力发电已经成为我国电力行业重要组成部分。随着风电单机容量的不断增加,风力发电机组也存在许多问题。在电网运行中,经常会出现风机大规模的脱网事故,给电网带来很大的安全隐患。针对这个问题,就需要对风力发电机实行低电压穿越技术改造。本文以某风电公司的发电机组低电压穿越技术改造为例进行分析探讨,以供业内人士参考借鉴。

风能是一种洁净的能源，当前风力发电已经成为最具有发现前景的发电形式之一，当前风力发电的形式主要包括永磁同步和双馈发电机，两种发电形式各有优缺点，本文主要分析风力发电机组低电压穿越技术。

双馈异步风力发电机(doubly-fedinductiongenerator,dfig)依靠自身的优势成为当今风力发电机的主流机型.风电装机容量加大,传统的电网故障后风电机组切机方案已不符合要求,需要风力发电机组具有低电压穿越(lowvoltageridethrough,lvrt)能力.文章在研究了dfig系统的基础上,介绍了dfig模型,然后介绍了我国风力发电低电压穿越要求,最后根据dfig系统的特点汇总了dfig低电压穿越的解决方案.

随着风电的快速发展及近年来频繁出现的风机脱网事故,要求并网风电机组具备低电压穿越功能;本文对不同机型的低压穿越技术方案进行分析,阐述风电场低压穿越改造的具体措施。

雁淮特高压直流输电工程是国家能源局确定的重要电网工程项目,对于提高山西能源外送能力、扩大新能源消纳范围、缓解华东电网电力供需矛盾、改善大气环境质量具有重要意义。为了保障雁淮特高压直流安全稳定运行,防止其异常时产生暂态过电压引发近区风电机组大规模脱网,阻断连锁性电网事故路径,对雁淮直流近区风电机组高电压穿越能力进行了研究并提出相关改造建议。