双馈风电机组

摘要： 随着风电场规模不断增加,风电机组并网对电网的影响逐渐增大,故充分挖掘风电机组的无功电压调节能力和提高机组的无功响应速度对增强电力系统的电压稳定性具有重要作用。定量分析了蒙西电网某风电场单台双馈感应风力发电机(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)的无功电压调节能力及限制因素,根据其单台机组的无功调节机理制定动态无功补偿协调控制策略。若系统无功需求超过DFIG无功出力极限时,在保证机组最大发电效益的基础上,提出基于无功差值的双馈感应风力发电机组有功附加控制。并且通过改进的遗传控制算法辨识得到附加控制器参数,该控制在降低机组最小出力的同时确保提高机组无功出力极限,进而满足系统无功需求。最后通过实验验证了所提出的双馈风电机组动态无功协调控制的可行性和准确性,增强了机组的电压稳定能力。

摘要： 为分析双馈风电机组并网特性,建立其并网点处功率响应特性的准确模型极为重要。文中提出一种建模方法以解决双馈风电机组并网点处功率响应特性的建模问题。首先,针对双馈风电机组的矢量控制与虚拟同步机控制,分别进行功率响应特性建模及分析。然后,基于对双馈风电机组施加功率指令扰动得到的并网点处功率响应数据,提出阻尼最小二乘法中阻尼因子的优化调整方式,并基于改进方法进行模型辨识,以实现并网点处功率响应特性的拟合。接着,分析双馈风电机组电机参数对模型拟合误差的影响,通过参数轨迹灵敏度计算分析其影响程度,并结合仿真进一步明确模型的适用范围。最后,仿真和实验结果验证了所建功率响应特性模型的合理性和所提建模方法的有效性。

摘要： 为解决现有双馈风电机组频率控制策略不能充分利用转子动能支撑电网频率及风机转速恢复造成的二次频率冲击问题,提出了一种计及转速平滑恢复的双馈风电机组自适应频率控制策略。首先在电网频率支撑阶段,借助指数函数将风电机组频率控制系数和电网频率偏差建立耦合关系,使频率控制系数随频率偏差增加而变大,从而使风电机组在频率支撑阶段释放更多能量,提高频率最低点;其次在风机转速恢复阶段,借助一次递减函数在预设时间内将控制系数平滑减少至零,实现可控的转速恢复,同时消除转速恢复对频率的二次冲击。最后,通过EMTP-RV软件搭建了IEEE 4机2区域的电力系统模型,验证了所提策略的有效性。

摘要： 针对现有扭振控制中,难以平衡抑振效果和响应速度的关系,以及高、低速轴的阻尼比变化速率不同导致整体阻尼比难以调节的问题,提出了一种双馈风电机组轴系扭振抑制策略。首先推导了机械扭转角与电磁转矩的传递函数,通过引入等效阻尼和刚度分析了高低速轴机电耦合阻尼比的差异。其次对电气刚度抑制轴系扭振的机理进行分析,根据阻尼和刚度的协调作用,提出基于电气阻尼-刚度控制的轴系扭振抑制策略,得到电气阻尼-刚度控制下的轴系阻尼比变化趋势。最后在搭建FAST-MATLAB/Simulink联合仿真双馈风电机组模块的基础上,引入湍流风与电网暂降激励,对所提策略的抑振效果进行仿真验证。结果表明,相较于传统的阻尼控制,所提策略能够充分发挥传动链的机电强耦合作用,在保证响应速度的同时具有更好的抑振能力。

摘要： 双馈风电机组惯量控制是通过建立发电机转子转速与电网频率之间的耦合关系,调整机组有功输出以适应电力系统频率波动。惯量控制直接快速地调节有功会对机组轴系小干扰稳定性造成负面影响,不利于轴系扭振的抑制。文章分析了不同惯量控制响应特征及其对轴系阻尼特性的影响,设计一种以转差率为输入信号的附加惯性与阻尼转矩的惯量控制策略,提出了含轴系稳定性约束的附加惯性与阻尼转矩惯量控制参数整定方法。仿真结果表明,所设计的双馈风电机组惯量控制策略不仅有良好的惯量控制效果,还能有效增大轴系等效电气阻尼,提高了轴系的稳定性。

摘要： 在弱电网情况下,双馈风电机组(DFIG)与电网阻抗之间会发生复杂的交互作用,若在低电压穿越期间有功、无功电流设置不当,则系统将面临失稳风险。为此,建立DFIG的小信号导纳模型,分析系统失稳机理,尤其是厘清输电线路阻抗、锁相环等因素对稳定性的影响规律。提出满足无功电流响应准则、变换器容量限制和系统稳定性约束的DFIG有功、无功电流分配原则,推导DFIG稳定运行范围,从而为弱电网下DFIG的电流指令设置提供参考。实验结果表明:有功、无功电流对稳定性的影响规律不同,与无功电流相比,有功电流对稳定性的影响更为显著,验证了理论分析的正确性,且进一步验证了所提电流分配方法的有效性。

摘要： 风机故障穿越失败导致大面积连锁脱网,严重威胁电力系统的安全稳定运行。撬棒是双馈风电机组广泛采用的故障穿越方案,但存在可控性差、转矩脉动大和吸收无功多等固有缺陷,难以适应日趋严格的电网标准。近年来,国内外学者针对无撬棒故障穿越技术开展了广泛研究,并提出了一系列控制方法,但鲜有针对该研究工作进行归纳整理和分析总结。为此,该文整理了各国电网标准中故障穿越相关的最新技术规范,梳理了双馈风电机组实现无撬棒故障穿越的技术要点,并对技术现状进行了分类与对比。最后,从新的技术规范、新的运行场景和新的控制模式等方面对未来发展方向进行讨论与展望。

摘要： 双馈感应发电机(DFIG)与线路串联电容补偿之间的次同步控制相互作用(SSCI)是引发双馈风电并网系统次同步振荡(SSO)的主要原因。控制参数中,DFIG转子侧(RSC)电流环的比例、积分参数,网侧变换器(GSC)电流环的比例、积分参数以及锁相环的比例、积分参数对系统SSO特性存在不同程度的影响。但由于参数的数量级差异以及灵敏度随参数值变化等问题,传统灵敏度的计算结果存在一定局限性。因此,将弹性系数与阻抗解析相结合,可以直观准确得到各控制参数对SSO稳定性影响的量化指标。通过调节主要影响参数,忽略次要参数,进一步制定抑制SSO控制参数的调整方法,同时提出一种兼顾双馈风电机组基频特性的控制参数间接调整方法。最后通过时域仿真结果验证了控制参数弹性系数分析结果的正确性以及调整方法的有效性。

摘要： 目前研究双馈风电机组(DFIG)高电压穿越的重点是单次高压型故障,然而DFIG低电压穿越后,由于无功补偿策略的不合理性,会引发低高电压复合型故障,对电压二次骤升的暂态分析造成一定影响。因此,在低压恢复阶段的前提下,对电压二次骤升下的转子电流公式进行合理推导,并提出一种转子过电流抑制策略。然后基于故障穿越时系统的无功需求,改进网侧变流器的控制策略。该策略一方面能够减少撬棒保护的投切频率,在一定程度上避免转子侧换流器旁路造成的不可控性;另一方面能够最大限度地向机组给予无功支持,保持直流母线电压处于稳定状态,提升高电压穿越的可靠性。

摘要： 双馈风电机组自身无法响应电网频率变化,当采用下垂控制使风电机组具有一次调频能力时,下垂系数固定会影响调频效果。为此,首先分析下垂系数对下垂控制调频效果的影响,可以得出:下垂系数设置过小导致风机无法充分发挥调频响应能力,下垂系数设置过大会造成风机切机。接着提出以改进粒子群算法对下垂系数进行寻优,使得风电机组能够根据不同的变化情况找到下垂系数的最优解,从而提高风电机组的调频能力。仿真结果表明,所提出的方法能有效提高下垂控制的调频能力,提高系统频率的稳定性。

摘要： 电网严重故障下,双馈风电机组的转子侧将产生远高于直流母线电压的感应电动势.若仍维持矢量控制方式下的传统转子电流指令,由于转子侧变流器容量有限,双馈风电机组将出现过压过流.现有改进励磁控制策略要求转子电流指令中包含暂态和负序分量以提高双馈风电机组的低电压穿越能力,然而这些分量在同步旋转坐标系下表现为交流分量,传统的PI控制器无法精确跟踪交流分量,从而降低了控制策略的性能.为此,分析了电网故障后的转子电流指令特征,提出了一种感应电动势动态前馈控制策略,可以同时提高PI控制器的交流指令跟踪能力和抗干扰能力,从而帮助提高双馈风电机组的低电压穿越能力.最后,通过仿真和实验,验证了所提方法的可行性和有效性.

摘要： 针对大型双馈风电机组发电功率频繁掉落、功率曲线不达设计值的问题,提出了一种控制策略综合优化方法,包括基于风速变化率的变桨系统自适应控制方法,基于双PI(比例-积分)控制器的转速-转矩控制,模态增益系数随空气密度自适应控制,以及额定风速以下最佳变桨角度控制四种控制策略.风电场实际应用效果表明,所提出的控制策略综合优化方法有效遏制了额定风速附近发电机超速导致功率频繁掉落的现象,优化后风电机组的功率曲线明显改善,风电场理论发电量提升3.02％.

摘要： 在对称电网故障下电网电压跌落程度和风速变化对双馈风电机组的电磁暂态过程和其无功电流极限的影响规律基础上,本文分别推导了故障持续期间双馈机组定子侧以及网侧变换器的无功电流极限表达式,并结合并网风电场低电压穿越要求,提出了故障期间利用机组容量输出最大无功电流的双馈风电系统的改进控制策略,向电网提供最大暂态无功支撑.最后通过实验验证了所提改进控制策略的可行性.与传统控制策略相比,采用所提改进控制策略的双馈风电系统向电网提供满足电网导则要求的无功控制能力明显增强,有助于提高故障时所并电网的暂态电压水平.

摘要： 本文基于双馈风电机组在运行过程中,随工况的变化,功率变换器应具有能量双向流动、交-直-交变换效率高、直流环节电压稳定等要求出发,以三相PWM电压型(VSR)整流器为基础,分析了PWM整流器的基本原理,并建立了在三相静止坐标系下的变换器数学模型,应用电压矢量定向控制技术、并采用电压电流双闭环控制模式以及SVPWM调制方法构建了功率变换器系统,通过SimPowerSystems和Simulink仿真实验,确认了所采用的控制方法可行、对直流环节电压有较好的稳定作用、可实现机网侧能量双向变换控制以及具有单位功率因数等特点.

摘要： 近年来,风力发电技术发展迅速,机组的可靠性成为一个极为重要的课题.同类风电机组的某个部件可能出现一些共性的问题,若不及时分析共性问题的深层原因,可能带来更多的经济损失.本文针对于在各个功率的双馈机组都存在发电机轴承易损坏的现象,分析了引起损伤的原因是电腐蚀,并展示了电腐蚀引起轴承损伤的具体现象,然后分析了引起电腐蚀是由于共模轴电流的存在,之后详细分析了轴电流的传导路径及抑制方法.在以上基础上提出了磁环滤波器的方法来减小轴电流,并分析了磁环滤波器抑制轴电流的具体原因.最后在某风电场的双馈风电机组做了具体试验,验证了该方法的效果.

摘要： 本文提出一种双馈电机发电系统无功极限的计算方法,在考虑定转子电流约束、静态稳定极限约束的基础上,考虑了网侧变流器在其功率允许范围内的无功发生能力,进一步挖掘双馈电机发电系统无功出力极限.该方法突破了双馈型风力机组单位功率因数运行的常规控制方式,从而为双馈电机发电系统参与电网系统调节打下理论基础.为了实现双馈电机发电系统的极限无功运行,论文进而分析和设计了风电机组的无功控制方法.最后,以1.5MW变速恒频风电机组为例进行了计算分析和仿真研究,验证了所提方法的可行性.

摘要： 针对双馈机组机组在风电场中运行时由于齿轮箱油温高导致的限功率输出的现象,本文设计的机舱通风冷却系统利用风机的迎风特性和运动特性降低机舱温度,从而降低齿轮箱温度,进而解决风电机组限功率问题.并选取风场中的典型机型进行分组实验,通过参数控制,对比不同情况下机组的实验结果,表明该散热系统可有效的降低机舱温度,可保证机组的最佳功率输出,验证了风电机组在夏季高温条件下的满功率输出.

摘要： 大容量风电场逐渐被要求参与电力系统调频,相应的辅助频率控制及风电场对电力系统频率稳定性改善的研究已比较充分,然而,相关研究很少考虑风电场频率控制对机组的影响.本文研究发现频率控制会恶化机组传动轴系扭振,从而限制风电场频率控制的实施.为解决此问题,本文提出基于无功调制的轴系扭振自适应阻尼控制,抑制轴系扭振从而使得风电场能够满足相关并网导则的要求.相比传统基于有功调制的阻尼控制,在达到期望的阻尼特性改善效果时,采用本文提出的方法需要的控制能量更小.此外,本文提出的方法能够有效改善因参数不确定性、工况变化或控制模式变化导致阻尼控制效果变差的问题.仿真验证了提出方法的可行性及有效性.

摘要： 大容量风电场逐渐被要求参与电力系统调频,相应的辅助频率控制及风电场对电力系统频率稳定性改善的研究已比较充分,然而,相关研究很少考虑风电场频率控制对机组的影响.本文研究发现频率控制会恶化机组传动轴系扭振,从而限制风电场频率控制的实施.为解决此问题,本文提出基于无功调制的轴系扭振自适应阻尼控制,抑制轴系扭振从而使得风电场能够满足相关并网导则的要求.相比传统基于有功调制的阻尼控制,在达到期望的阻尼特性改善效果时,采用本文提出的方法需要的控制能量更小.此外,本文提出的方法能够有效改善因参数不确定性、工况变化或控制模式变化导致阻尼控制效果变差的问题.仿真验证了提出方法的可行性及有效性.

摘要： 大容量风电场逐渐被要求参与电力系统调频,相应的辅助频率控制及风电场对电力系统频率稳定性改善的研究已比较充分,然而,相关研究很少考虑风电场频率控制对机组的影响.本文研究发现频率控制会恶化机组传动轴系扭振,从而限制风电场频率控制的实施.为解决此问题,本文提出基于无功调制的轴系扭振自适应阻尼控制,抑制轴系扭振从而使得风电场能够满足相关并网导则的要求.相比传统基于有功调制的阻尼控制,在达到期望的阻尼特性改善效果时,采用本文提出的方法需要的控制能量更小.此外,本文提出的方法能够有效改善因参数不确定性、工况变化或控制模式变化导致阻尼控制效果变差的问题.仿真验证了提出方法的可行性及有效性.

摘要： 本发明公开了一种双馈风电机组发电机的控制方法，在双馈风电机组发电机的正常发电状态时，实时检测发电机的运行转速；当发电机的转速低于预设最低发电转速时，发电机的定子三相绕组从正常运行时的三角形连接切换至星形连接继续进行发电。本发明还公开了一种双馈风电机组发电机，定子三相绕组与公共电网相连，转子三相绕组与变流器的输出端相连，定子三相绕组中设有用于将定子三相绕组的连接方式在星形和三角形之间切换的切换开关，切换开关在双馈风电机组发电机的转速低于预设最低发电转速时，将定子三相绕组的连接方式从正常运行的三角形连接切换至星形连接。本发明的控制方法及发电机均具有可提高发电机在低速段的发电量等优点。

摘要： 本发明提供了一种基于双馈风电机组加速的风电送出系统故障过载控制方法，包括计算交流输电线路线路潮流过载量ΔP

摘要： 本发明涉及一种双馈风电机组基于风功率跟踪自适应调节的虚拟惯性控制方法。研究风电机组的虚拟惯量控制策略，对于提高风电并网系统的频率动态稳定性具有重要作用。首先基于双馈风电机组的转速控制器分析了最大风功率跟踪的实现原理。接着，通过建立电网频率与双馈风电机组转子动能的联系，基于转子运动方程推导了双馈风电机组的虚拟惯量表达式。同时，基于因式分解最大风功率跟踪曲线的二次拟合函数，研究了双馈风电机组基于最大风功率跟踪曲线线性比例调节的转速调节方法。最后，在上述研究基础上提出了双馈风电机组基于风功率跟踪自适应调节的虚拟惯量控制策略，并通过建立风电并网系统的仿真模型验证了该控制方法的有效性。

摘要： 本发明公开了一种双馈风电机组的容错控制方法、双馈风电机组及双馈电机，方法包括：当双馈风电机组的双馈变流器发生故障时，将双馈电机转子的三相短接，双馈电机继续并网输出电能。具有在双馈风电机组双馈变流器发生故障时，双馈风电机组不需要停机，仍然可以继续并网发电，从而大幅度降低因双馈变流器发生故障带来的损失，提高风电机组的发电效率等优点。

摘要： 本发明公开了一种双馈风电机组发电电路，包括依次电相连的上网变压器、变流器、双馈发电机，所述变流器包括n个变流器回路，所述双馈发电机包括定子绕组、n个转子绕组，所述定子绕组，所述定子绕组与所述上网变压器电相连形成一条支路，每个转子绕组通过变流器回路与所述上网变压器电相连形成一条支路；其中，n≥2且n为正整数。本发明解决了现有技术存在的大容量双馈机组变流器设计困难、可靠性和稳定性低、成本高等问题。

摘要： 本发明公开了一种双馈风电机组发电机的控制方法，在双馈风电机组发电机的正常发电状态时，实时检测发电机的运行转速；当发电机的转速低于预设最低发电转速时，发电机的定子三相绕组从正常运行时的三角形连接切换至星形连接继续进行发电。本发明还公开了一种双馈风电机组发电机，定子三相绕组与公共电网相连，转子三相绕组与变流器的输出端相连，定子三相绕组中设有用于将定子三相绕组的连接方式在星形和三角形之间切换的切换开关，切换开关在双馈风电机组发电机的转速低于预设最低发电转速时，将定子三相绕组的连接方式从正常运行的三角形连接切换至星形连接。本发明的控制方法及发电机均具有可提高发电机在低速段的发电量等优点。

摘要： 本发明提供一种双馈风电机组故障处理系统及机组结构，其中，双馈风电机组故障处理系统根据公共连接点电压发生跌落故障的情况，控制三相电子开关K1、K2、K3、K4有序通断，同时根据故障处理逻辑控制器选取轻度故障处理控制器或深度故障处理控制器工作；本发明通过对设置硬件电路和改进软件控制策略，双馈风电机组能够实现不同程度的电压跌落故障穿越；增加双馈风电机组的故障处理系统发出无功功率；有效抑制机侧变流器的动态过电压和过电流；无需增加复杂的硬件装置，控制方法简单，便于工程实践；降低背靠背PWM变流器102交流侧的谐波污染，减少双馈发电机DFIG启停次数，为双馈风电机组的大量应用提供了一定的技术支撑。

摘要： 本发明提供了一种基于双馈风电机组加速的风电送出系统故障过载控制方法，包括计算交流输电线路线路潮流过载量ΔP

摘要： 本实用新型实施例公开一种双馈风电机组和直驱风电机组综合实验实训系统，其特征在于，包括：双馈型仿真机舱装置、直驱型仿真机舱装置、风轮装置、塔筒装置、地基支架、手臂吊车装置、永磁发电机组以及电器柜；其中，所述风轮装置通过轮毂的机舱连接面上设置的托盘平台工装分别与所述双馈型仿真机舱装置或所述直驱型仿真机舱相连接。采用本实用新型所述的双馈风电机组和直驱风电机组综合实验实训系统，能够通过设置的所述托盘平台工装分别与所述双馈型仿真机舱装置或所述直驱型仿真机舱两种机型相连接，使得安装与调试实验实训过程更加高效、有效降低了成本，从而提高了用户的使用体验。

摘要： 本实用新型提供一种双馈风电机组故障处理系统及机组结构，其中，双馈风电机组故障处理系统根据公共连接点电压发生跌落故障的情况，控制三相电子开关K1、K2、K3、K4有序通断，同时根据故障处理逻辑控制器选取轻度故障处理控制器或深度故障处理控制器工作；本实用新型通过对设置硬件电路和改进软件控制策略，双馈风电机组能够实现不同程度的电压跌落故障穿越；增加双馈风电机组的故障处理系统发出无功功率；有效抑制机侧变流器的动态过电压和过电流；无需增加复杂的硬件装置，控制方法简单，便于工程实践；降低背靠背PWM变流器102交流侧的谐波污染，减少双馈发电机DFIG启停次数，为双馈风电机组的大量应用提供了一定的技术支撑。