双馈风机

摘要： 以中国电力科学研究院下发的2~3年滚动校核数据为基础,采用2023年预测丰平大数据,分别通过小干扰和大扰动稳定分析方法对不同比例风电接入影响下内蒙古电网动态稳定特性进行分析。分析结果表明,内蒙古风电不出力时,内蒙古电网动态稳定性最差;随着风电出力水平的不断提高,内蒙古电网动态稳定水平有所提升;大规模风电机组接入内蒙古电网,可有效提升电网动态稳定水平。并提出加装电子系统稳定器或静止无功补偿器、建设内蒙古电网与华北电网的异步联网工程等改善动态稳定特性的措施。

摘要： 提出一种通过双馈风机快速有功功率调制改善系统阻尼的方法。首先建立了双馈风机的数学模型,进而提出了单台双馈风机-无穷大系统小干扰稳定分析的一般方法。通过对含4机2区域系统开展特征值分析,找出区域间主导的振荡模式。类比同步机电力系统稳定器(PSS)的设计思路,给出设计双馈风机阻尼控制器的设计流程。暂态仿真结果表明在加装双馈风机阻尼控制器后,系统阻尼得到了有效提升,系统的低频振荡得到有效的抑制。

摘要： 双馈风电机组轴系模型可等效为风力机质块经柔性轴与发电机质块连接,其轴系柔性较大,阻尼较低,现场存在轴系扭振现象。提出将整机转矩控制嵌入双馈风机两质量块数学模型中,并进行小信号线性化,得到适用于轴系动态特性分析的双馈风电机组机电小信号模型,基于该模型开展扭振机理分析和抑制策略设计。双馈风机轴系扭振本质原因是电磁转矩与发电机转速在扭振频带的相角滞后为90°~270°,等效减小了发电机质块的阻尼甚至使其为负阻尼。通过调整整机转矩控制滞后或增加传动链阻尼,间接实现增加发电机质块阻尼,从而抑制扭振。基于实际双馈风机机械轴系特性搭建模型,对轴系扭振进行时域仿真分析及抑制策略验证,并对现场一台2 MW机组进行抑制效果测试,结果显示:转矩控制调整后轴系振荡被有效抑制。

摘要： 随着我国风电能源的不断发展,大规模风电集中接入电网对送端系统暂态功角稳定的影响问题仍然不容忽视。以双馈型风电集中接入受端大系统为分析对象建立等效模型,并基于双馈风机的功角特性和暂态特性展开分析。首先,采用单端送电系统同步机的电磁功率解析表达式,通过分析风电等出力置换火电出力接入系统对电磁功率方程的影响推断出风电接入对同步机初始功角的影响。其次,通过负负荷接入与风电接入两种接入方式的对比分析了双馈风机在故障发生后有功功率和无功功率特性对同步机电磁功率方程的影响,并基于等面积定则(EAC)分析了双馈风机接入对系统暂态功角稳定性的影响。研究结果表明,风电等出力置换火电出力时同步机初始功角减小,暂态稳定性升高;双馈风机的有功功率和无功功率特性对系统暂态功角稳定性具有正向作用。最后,通过仿真验证了理论的正确性,并在实际电网中得到了验证。

摘要： 针对双馈风电机低电压穿越过程中存在的问题,在分析电压跌落时风机直流侧电压模型的基础上,提出了超级电容器经隔离型全桥DC/DC变换器并联在风机直流母线处。通过超级电容储能系统吸收电网低电压故障时在直流侧产生的不平衡功率,以此抑制直流母线过电压。为了满足电网低电压故障期间的无功需求,机侧变流器采用无功优先控制;网侧变流器则采用电压功率协调控制方法,两侧共同向电网输送无功。在故障切除后,将超级电容释放的功率引入到网侧变流器控制中作为前馈量,平衡超级电容的电能。最后仿真结果表明了该控制方案在电网发生故障时能有效抑制直流侧过电压,向电网提供无功功率帮助电网电压恢复;在故障切除后能够加快输出有功恢复,有效提升了双馈风电机组可靠性和经济性。

摘要： 增强双馈风力发电系统在故障期间和故障后的稳定性是减少风机故障脱网、提升双馈风机对电网的功率支撑、提高电网稳定性的重要措施。为实现此目标,本文提出基于输入-状态稳定(ISS)理论的双馈风机控制器设计方法,利用平方和约束构造局部输入-状态稳定控制李亚普诺夫函数(LISS-CLF),并通过上述得到的LISS-CLF构造鲁棒局部输入-状态稳定控制律,以提高双馈风机系统的故障穿越能力。上述方法有效地避免了求解HJI偏微分方程,并且所得到的ISS控制律具有逆最优性,保证风力发电系统在外界扰动下的稳定性。通过单机无穷大系统在三相对称和不对称故障下的仿真算例,验证了所提出ISS控制器的有效性。与传统的PI控制器、滑模控制器相比,所提出的ISS控制器具有更好的故障穿越性能,能更有效地给电网提供电压与无功功率支撑。

摘要： 随着“双碳目标”提出,新能源占比逐步攀升,大规模新能源特别是风机在低电压穿越期间的控制及保护策略将对电网稳定产生较大影响。本文基于双馈风机(DFIG)低穿及保护策略,通过仿真分析策略关键参数对电网稳定的影响,提出以提高电网动态过程稳定性为目标的DFIG相关参数优化方向。从风机角度为大规模新能源接入后电网稳定运行提供支撑,对电网接纳大规模新能源能力提供支撑。

摘要： 虚拟惯量控制的引入提高了双馈风机的频率调节能力,然而其惯量表现形式依赖于不同控制方式,导致其惯量响应特性不尽相同,亟需实现对其惯量水平及变化特征的准确感知。对基于转子动能虚拟惯量控制的双馈风机等效惯性定量表征及响应特性问题展开研究。首先,基于利用转子动能的虚拟惯量控制策略,建立了双馈风机在转子转速时间尺度下的简化模型,进而理论推导了双馈风机等效惯性常数的数学解析式。其次,针对解析式中双馈风机控制参数的“黑箱”问题,提出了一种基于自适应扩展卡尔曼滤波的控制参数在线辨识方法。在此基础上,利用双馈风机稳态运行下的量测信息在线评估双馈风机等效惯性常数,定量表征双馈风机的惯量支撑能力。最后,在改进的四机两区仿真系统上验证了该方法的准确性。仿真分析结果表明:虚拟惯量控制参数主要影响惯量响应过程的初始阶段和恢复阶段,速度控制器参数主要影响惯量响应过程的恢复阶段和稳定阶段。

摘要： 该文以双馈风机内部网侧变流器为研究对象,首先对数学模型、相应控制策略进行研究,其次围绕变流器调节能力进行了讨论,最后采用仿真软件验证了控制策略的有效性,指出若风机出现电压跌落的问题,处于SVG工况的变流器能够第一时间为系统提供无功功率,保证系统正常运行。

摘要： 风力发电机的弱惯性和缺乏频率控制能力会影响电力系统稳定性。文章为双馈感应风力发电机设计了一种基于频率反馈锁相的频率稳定控制方法。该方法通过PID控制器,将系统频率偏差馈入锁相环所测得的风机机端交流电压相角中,以实现对双馈风机控制系统dq同步坐标系的旋转,进而调整转子侧换流器和网侧换流器的输出电压相角。网侧换流器输出电压矢量和感应发电机定子绕组感应电势与风机机端电压矢量间的相对运动,可模拟同步机内电势与机端电压间的动态,从而实现双馈风机输出功率对系统频率波动的响应。分别通过根轨迹分析、时域仿真和硬件试验,对所提出的控制方法进行了分析研究。结果表明,该方法可以提升双馈风机对系统频率的支撑能力。

摘要： 双馈风机(DFIG)转子侧变流器的电气和热特性直接影响系统运行性能与可靠性.为提高双馈风机的技术经济性能,论文对转子侧变流器的电热运行特性进行了分析.通过仿真和实验研究了系统运行工作点对于发电机PWM谐波以及变流器功率器件结温的影响.研究结果表明:双馈风机运行过程中,PWM谐波与器件结温主要受发电机转差和变流器开关频率的影响.深入理解转子侧变流器的电热特性有助于进一步提高双馈发电机以及转子侧变流器的设计与控制.

摘要： 随着风能在电力系统中的比例越来越大,其对电力系统的影响越发明显.故研究风电场对电力系统小干扰稳定及机电振荡阻尼的影响,对保证电力系统稳定运行具有重要意义.本文在建立详细的双馈风力发电机(DFIG)的基础上,以4机2区域系统为例,采用特征值分析法,从发电机容量,接入位置,及连接交流网的强弱三个方面分析了双馈风机并网对电力系统低频振荡特性的影响.分析表明,随着风电场接入容量的增大,对系统区域间振荡有正的阻尼效应.风力机只对其所在区域内的振荡产生影响,对其他区域的振荡不产生影响.风力机与交流系统间联系减弱将减少其阻尼作用.此外,风力机的两种控制方式及其不同控制参数对系统振荡的影响也进行了研究.分析表明,不同的控制参数有着不同的阻尼影响.进而,研究了通过对风力机机端电压控制环加装PSS从而改善系统阻尼.最后在DIgsilent/Powerfactory中仿真验证了风电场对电力系统低频振荡的影响.

摘要： 本文利用DIgSILENT/PowerFactory研究了双馈风机(doubly-fed inductrion generator,DFIG)接入受端系统对其电压稳定性的影响.通过PV曲线分析了风电并网对系统静态电压稳定性的影响.随后通过对比风机接入前后系统极限切除时间的变化,分析了系统的暂态电压稳定性.为了提高系统的暂态电压稳定性,本文最后在风电场并网点(point of common coupling,PCC)装设了静止同步补偿器(static synchronous compensator, STATCOM),并研究了其与DFIG的协调控制策略,并对比有无协调控制情况下PCC点电压的恢复情况.

摘要： 风力发电机组运行地区的气候环境和电网环境都要比水、火（热）电等常规发电设备在电力系统所处环境恶劣的多，加之，风电机组的原动能（风能）具有随机性和不可控性，就显得风电机组的继电保护对自身的保护起着至关重要的作用。另外，近几年随着风电占系统容量的份额增大，风电接人系统对电力系统的影响不断增大，风电场风电机组继电保护与风电场变电站继电保护的配合问题就显得更为突出。文章对双馈风机保护与风电场变电站继电保护的配合进行了论述和分析。

摘要： 通过分析交流励磁变速恒频双馈风机的运行特点,在考虑到并网瞬间网侧变流器电流波动的情况下,建立双馈风机的数学模型;根据矢量控制方法,设计了一种变速恒频双馈风机的滑模变结构并网控制方法,使系统对电网电压波动和内部参数摄动都具有较好的鲁棒性;通过将基于滑模变结构的控制系统的仿真,证明了该基于滑模变结构的控制系统更具有较好的动态响应和鲁棒性;最终通过实验室的背靠背实验台的应用实验验证了该方法的可行性和有效性.

摘要： 研究表明,风电中最常见的双馈风机(DFIG)在某些运行状况下会和交流传输系统中的串联补偿(SC)发生次同步震荡(SSR),危机电力系统的安全。对此,本文提出了一种智能旁路串补的方法。该方法利用了次同步震荡在较低的风电出力水平下更容易发生的特点,通过在线检测串补的电流信息来判断系统是否有出现次同步震荡的可能,在此基础上适时给出旁路串补的命令；当串补被旁路时,该方法通过检测系统电压信息来决定重新投入串补的时刻。整个方法以经济有效的方式实现了抑制次同步震荡的目的,不依赖于任何的柔性交流设备以及风机信号,可以很好的应用于实践。

摘要： 本文同时考虑双馈风机定子与网侧变流器无功发生能力,提出一种双馈风机无功极限计算方法.结合海上风场风电机组地理位置因素,精确计算海上风电场各部分无功损耗.考虑风电机组无功调节能力,结合海上风场无功电压分层控制的原则,确定海上风场无功补偿装置安装点及静态无功装置与动态无功装置容量分配原则,最后采用遗传算法,以系统网损有功最小为优化目标,对不同位置的风机进行有功-无功出力优化.

摘要： 在双馈风机(DFIG)中使用Crowbar电路是提高风机低电压穿越能力的一种常用措施,为协调Crowbar与风电场集电线路保护动作之间的关系,提出了集电线路电流保护新的整定方法与控制策略.在Matlab/Simulink中建立了含有Crowbar电路的风电场并网模型,投入Crowbar能够有效提高风机抵御电网电压跌落的性能,但使得风电场集电线路故障电流峰值减小并迅速衰减.对此针对电流速断保护提出采用功率方向元件判断故障区结合快速保护算法,并对整定值进行修正,后备保护采用自保持电路并增加电压判据的控制策略.仿真结果表明,该策略能够满足风电场联络线故障的可靠切除及主网故障时低电压穿越运行的要求.

摘要： 大规模风电并网会引起电网电压波动,本文提出了一种适用于双馈风电场的电压快速控制策略.该策略以接入点电压为控制对象,通过计算其实测值与目标值的电压差整定风电场的实时无功差额,进而在机组间进行无功分配,以抑制风电引起的电压波动,维持接入点电压的初始稳态运行值或追踪调度下发的整定值.机组的无功分配考虑了风电场的内部网络布局,并兼顾了减小系统网损的目标.通过算例系统进行了仿真,仿真结果验证了所述策略的可行性和有效性.

摘要： 分别从基本构成、运行特性、控制方式等方面阐述了双馈异步风力发电机的工作原理，介绍了在DIgSILENT 电力系统仿真软件平台上建立双馈异步风力发电机动态模型的方法，并以此模型进行了机电暂态仿真和实验，说明在该软件平台上建立双馈异步风力发电机模型及其控制模型的正确性和有效性。充分展示了DIgSILENT 软件在风电领域的必要性及重要性。

摘要： 一种基于双馈系统的湿冷机组引风机的汽电双驱系统，包括引风机、双馈电机、自然通风冷却塔等。本实用新型是把汽电双驱引风机电机改为双馈电机，各工况下，小汽轮机进汽门全开，降低节流损失，提高内效率。在满足引风机工作功耗前提下，双馈电机自动转变为发电机状态，将小汽轮机剩余功率转换为电能并并入厂用电系统，提高机组供电能力，双馈电机所发电能可直接上网；当小汽轮机故障，双馈电机做电动机运行时，可以改变频率来调节引风机转速，从而调节引风机运行工况。通过基于双馈系统的湿冷机组引风机的汽电双驱系统实施，可以满足引风机所有运行状态需求，简化生产流程，提高机组运行的安全性和经济性，在未来高频次宽负荷场景下应用前景深远。

摘要： 一种基于双馈系统的直接空冷机组引风机的汽电双驱系统，包括引风机、双馈电机、小汽轮机、空冷岛等。本实用新型是把汽电双驱引风机电机改为双馈电机，机组在各负荷运行时，小汽轮机进汽门全开，降低节流损失，提高内效率。在满足引风机工作功耗的前提下，双馈电机自动转变为发电机状态，将小汽轮机剩余功率转换为电能并并入厂用电系统，提高机组供电能力，双馈电机所发电能为50Hz，可直接上网；当小汽轮机故障，双馈电机做电动机运行时，可以改变频率来调节引风机转速，从而调节引风机运行工况。通过本实用新型的实施，可以满足引风机所有运行状态需求，简化生产流程，提高机组运行的安全性和经济性，在未来高频次宽负荷场景下应用前景深远。

摘要： 本发明公开了一种双馈风机叶片轮毂轴向伸缩装置及其双馈风机，其中，轴向伸缩装置包括轮毂轴、伸缩机构、轴套、风速传感器、控制器和输出轴，轮毂轴的一端与风机叶片连接，另一端与伸缩机构连接，伸缩机构的另一端与输出轴的一端连接，输出轴的另一端与风机的齿轮箱连接，轮毂轴可伸缩地插接于轴套的一端内且与轴套同步旋转，轴套的另一端与输出轴固接，风速传感器与控制器连接，控制器控制伸缩机构驱动轮毂轴前后运动。本发明能够根据风机外部的风速实时调整风机塔架上发电组件的质心位置，使发电组件的质心始终保持在塔架的中心轴线上，从而提高了风机的运行安全和使用寿命。

摘要： 本发明属于双馈风机控制领域，提供了一种考虑功率裕度的双馈风机动态短期稳频方法、系统及风机。其中，考虑功率裕度的双馈风机动态短期稳频方法包括基于最大功率跟踪下的动态下垂控制方法对双馈风机进行短期稳频控制；其中，动态下垂增益受限于功率裕度，由功率裕度对动态下垂增益进行加权，以限制双馈风机在功率极限点的总工作时间，从而避免双馈风机机械疲劳。

摘要： 本发明公开了一种双馈风机叶片轮毂轴向伸缩装置及其双馈风机，其中，轴向伸缩装置包括轮毂轴、伸缩机构、轴套、风速传感器、控制器和输出轴，轮毂轴的一端与风机叶片连接，另一端与伸缩机构连接，伸缩机构的另一端与输出轴的一端连接，输出轴的另一端与风机的齿轮箱连接，轮毂轴可伸缩地插接于轴套的一端内且与轴套同步旋转，轴套的另一端与输出轴固接，风速传感器与控制器连接，控制器控制伸缩机构驱动轮毂轴前后运动。本发明能够根据风机外部的风速实时调整风机塔架上发电组件的质心位置，使发电组件的质心始终保持在塔架的中心轴线上，从而提高了风机的运行安全和使用寿命。

摘要： 本发明属于双馈风机控制领域，提供了一种考虑功率裕度的双馈风机动态短期稳频方法、系统及风机。其中，考虑功率裕度的双馈风机动态短期稳频方法包括基于最大功率跟踪下的动态下垂控制方法对双馈风机进行短期稳频控制；其中，动态下垂增益受限于功率裕度，由功率裕度对动态下垂增益进行加权，以限制双馈风机在功率极限点的总工作时间，从而避免双馈风机机械疲劳。

摘要： 本发明公开了一种定子双绕组式双馈风机启动系统及控制方法，包括：定子双绕组式双馈风机，定子双绕组式双馈风机的定子第一绕组与电网之间设置第一并网开关，定子第二绕组与定子双绕组式双馈风机网侧变流器之间设置第三并网开关，定子双绕组式双馈风机的网侧变流器与定子侧变流器之间的直流母线上通过第二并网开关连接储能装置；定子双绕组式双馈风机启动时，通过储能装置直接向所述直流母线充能，从而为风机启动提供能量。本发明通过对各个并网开关的控制，在风机启动时，通过储能装置为风机启动提供能量，不受电网运行状态的影响，能够实现定子双绕组式双馈风机的孤网启动。

摘要： 本发明提供了一种定子双绕组式双馈风机低电压穿越控制系统及方法，属于风力发电控制技术领域，具体的，所述系统包括：电压检测模块，被配置为：检测电网侧电压，并将检测到的电网侧电压发送给低电压穿越控制模块；低电压穿越控制模块，被配置为：当电网侧电压小于第一预设电压且大于第二预设电压时，转子侧变流器闭锁，转子回路的撬棒保护装置工作，且控制双变流器的中间母线与第一超级电容接通；当电网侧电压小于第二预设电压时，转子侧变流器闭锁，控制双变流器的中间母线与第一超级电容接通；本发明避免了转子侧转子过电流和直流母线过电压的影响，极大的提高了发电系统的稳定性。

摘要： 本发明公开了基于转子侧双限流回路设计的双馈风机低电压保护方法，基于双限流回路的投入策略、超导电阻临界电流值的整定策略、故障初期超导电阻值的整定策略、投入可控撬棒电阻值的整定策略、电力电子器件导通占空比的计算与控制策略、可控撬棒及超导电阻的退出控制策略实现。可满足不同电压跌落情况下对转子侧电流的抑制，缩短转子侧换流器的闭锁时间，减少故障期间从电网吸收的无功功率，提高双馈风机的低电压穿越性能，提升风力机组安全稳定运行能力。

摘要： 本实用新型是一种兼容式风机试验变压器，该变压器的低压侧设有690V低压绕组，高压侧设有6600V高压绕组和10KV高压绕组，运行方式为升压或降压，升压时变压器容量为2000KVA，降压时变压器的容量为3300KVA。本实用新型还公开了一种使用前述变压器的双馈风机传动试验系统和一种液力耦合型双馈风机的全功率试验系统。本实用新型结构设计合理，可以兼容完成6MW双馈风力发电机台位试验和3MW液力耦合型风力发电机的全功率试验，使用方便。