双馈风电机组变系数虚拟惯量优化控制 被引量：34

1

作者 兰飞 潘益丰 +1 位作者 时萌 黎静华 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期51-59,共9页

传统的变速恒频风力发电机采用电力电子变流器控制,导致机组输出功率与系统频率解耦,使风力机无法响应系统频率变化,降低了系统转动惯量,在分析双馈风力发电机运行特性和虚拟惯量特性的基础上,研究了双馈风力发电机采用虚拟惯量控制的... 传统的变速恒频风力发电机采用电力电子变流器控制,导致机组输出功率与系统频率解耦,使风力机无法响应系统频率变化,降低了系统转动惯量,在分析双馈风力发电机运行特性和虚拟惯量特性的基础上,研究了双馈风力发电机采用虚拟惯量控制的机组转速变化与输出功率的关系,提出了同时考虑调频效益和调频成本的变系数虚拟惯量控制策略。该控制策略分别以调频时双馈风电机组输出功率、转速恢复时间衡量调频效益、调频成本的大小,并采用遗传算法离线计算机组不同运行状态下的调频系数曲线和机组转速变化程度的最优值,以实现机组频率控制系数随机组转速变化而改变。根据计算所得调频系数曲线在MATLAB/Simulink软件平台进行仿真实验,结果表明所提方法能够使双馈风电机组在不同运行状态下响应系统频率变化,并保证机组自身稳定运行。 展开更多

关键词 双馈风力发电机 虚拟惯量 可变系数 遗传算法 频率稳定

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双馈风电机组虚拟惯量控制对电力系统机电振荡的影响分析 被引量：33

2

作者 徐筱倩 黄林彬 +2 位作者 汪震 贺家发 辛焕海 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期11-17,43,共8页

虚拟惯量控制能使双馈风电机组为电网提供类似同步发电机的调频特性而得到广泛关注,但同时这种有功-频率外特性将不可避免地使双馈风电机组参与到同步发电机的机电振荡模式中,导致系统动态变得更为复杂。为了揭示双馈风电机组中虚拟惯... 虚拟惯量控制能使双馈风电机组为电网提供类似同步发电机的调频特性而得到广泛关注,但同时这种有功-频率外特性将不可避免地使双馈风电机组参与到同步发电机的机电振荡模式中,导致系统动态变得更为复杂。为了揭示双馈风电机组中虚拟惯量控制对电力系统机电振荡模式的影响规律,文中建立了基于虚拟惯量控制的双馈风电机组并网系统小信号模型,采用模态分析法分析了虚拟惯量控制相关控制回路(即虚拟惯量模拟环、锁相环和有功控制环)对同步发电机间机电振荡模式的影响规律。基于改进四机两区域系统的研究表明,增大下垂系数和适当增大滤波时间常数能改善系统阻尼,锁相环带宽和功率外环带宽过小将使双馈风电机组有功控制延迟,从而无法提供正向的阻尼转矩,导致系统阻尼减小。 展开更多

关键词 双馈风电机组 虚拟惯量控制 机电振荡 锁相环 电力系统稳定

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双馈风电机组静止坐标系下阻抗建模及次同步谐振抑制策略 被引量：29

3

作者 张学广 邱望明 +2 位作者 方冉 朱琳 徐殿国 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期41-48,106,49-52,共10页

为清楚分析双馈风力串补系统次同步谐振发生机理,建立了双馈风电机组静止坐标系下的阻抗模型。首先,将双馈风电机组同步旋转坐标系下阻抗模型转换为复矢量形式,通过频率变换得到其在两相静止坐标系下的频域阻抗模型。基于阻抗模型所代... 为清楚分析双馈风力串补系统次同步谐振发生机理,建立了双馈风电机组静止坐标系下的阻抗模型。首先,将双馈风电机组同步旋转坐标系下阻抗模型转换为复矢量形式,通过频率变换得到其在两相静止坐标系下的频域阻抗模型。基于阻抗模型所代表的物理意义,采用等效RLC串联电路,分析了控制器参数及电网参数对并网系统等效阻抗及谐振频率的影响。分别从增大次同步频段阻尼和降低系统发生次同步谐振频率的角度出发,在转子侧控制器中同时引入了附加阻尼和虚拟感抗控制,分析表明该方法能有效地抑制次同步谐振。最后,通过仿真验证了所建模型及理论分析的正确性。 展开更多

关键词 双馈风电机组 次同步谐振 阻抗建模 附加阻尼控制 虚拟感抗控制

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大型双馈风电机组电网故障穿越过程载荷特性分析 被引量：21

4

作者 应有 孙勇 +1 位作者 杨靖 洪敏 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期131-138,共8页

目前,针对大型双馈风电机组电网故障穿越过程载荷特性的研究不足。首先,基于弹簧-阻尼-质量建模方法,建立了双馈风电机组传动链轴系载荷响应模型及塔架左右方向运动响应模型,获得系统固有谐振频率及阻尼系数解析表达式,理论分析结果表明... 目前,针对大型双馈风电机组电网故障穿越过程载荷特性的研究不足。首先,基于弹簧-阻尼-质量建模方法,建立了双馈风电机组传动链轴系载荷响应模型及塔架左右方向运动响应模型,获得系统固有谐振频率及阻尼系数解析表达式,理论分析结果表明,电网故障穿越过程可能引起传动链扭振和塔架左右晃动。其次,建立GH Bladed-MATLAB联合仿真模型,并基于此研究了电网对称与不对称故障对传动链轴系及塔架左右载荷特性的影响,仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,进一步研究了不同有功恢复策略对机组载荷的影响,结果表明,有功功率恢复速率过快会导致机组载荷大幅增加,并得出了"机械友好型"风电机组故障电压穿越控制原则。 展开更多

关键词 双馈风电机组 电网故障穿越 传动链扭振 塔架左右晃动 载荷特性

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弱电网下双馈风电机组电网电压扰动补偿控制策略 被引量：16

5

作者 张学广 张雅阁 +2 位作者 方冉 陈烈 徐殿国 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期146-154,共9页

针对弱电网下双馈风电并网系统的稳定性问题,文中提出了一种基于电网电压扰动补偿的双馈风电机组补偿控制策略。首先,在同步旋转坐标系下建立双馈风电机组,包括转子侧变换器和网侧变换器的统一阻抗模型。然后,基于所建立的阻抗模型分析... 针对弱电网下双馈风电并网系统的稳定性问题,文中提出了一种基于电网电压扰动补偿的双馈风电机组补偿控制策略。首先,在同步旋转坐标系下建立双馈风电机组,包括转子侧变换器和网侧变换器的统一阻抗模型。然后,基于所建立的阻抗模型分析了并网点电压扰动到控制器输出的传递关系,分别在转子侧电流环和网侧电流环引入了电压扰动补偿对变换器进行改进控制,并通过广义奈奎斯特判据证明了该方法能有效提高双馈风电机组在弱电网下的并网稳定性。理论分析表明,基于并网点电压扰动补偿的转子侧和网侧补偿控制能很好地改善双馈风电机组的输出阻抗特性,从而提高其在弱电网下的稳定性。最后,通过仿真分析验证了该补偿控制方法的有效性。 展开更多

关键词 双馈风电机组 弱电网 电压扰动补偿 阻抗建模 广义奈奎斯特判据

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考虑双馈风电机组变流器控制参数的风电场内机组振荡分析 被引量：15

6

作者 刘俊磊 曹娜 +3 位作者 钱峰 赵旭 张子洁 于群 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期42-49,共8页

在风电场内,风电机组变流器控制参数设置不当可能会引发该机组及其他机组的功率振荡,威胁电力系统的正常运行。为了研究变流器控制参数对风电场内机组振荡的影响,以双馈风电机组为例,首先考虑变流器控制参数推导机组的能量函数。然后,... 在风电场内,风电机组变流器控制参数设置不当可能会引发该机组及其他机组的功率振荡,威胁电力系统的正常运行。为了研究变流器控制参数对风电场内机组振荡的影响,以双馈风电机组为例,首先考虑变流器控制参数推导机组的能量函数。然后,分析变流器控制参数对机组能流功率和能量消耗的影响。接着,针对风电场内机组变流器控制参数的不同,研究风电场内机组是否会发生振荡以及对其他机组的影响。最后,在PSCAD/EMTDC平台上建模,深入分析了变流器控制参数对风电场内机组能流功率和能量消耗的影响。结果表明:在风电场内,机组变流器控制参数设置不当不仅会引起本机组发生自由振荡,也会造成风电场内其他机组振荡。 展开更多

关键词 双馈风电机组 变流器控制参数 能量消耗 能流功率 振荡

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双馈风电机组系统功率响应特性建模方法 被引量：11

7

作者 孔旻玥 孙丹 年珩 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期118-125,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 双馈风电机组 功率响应特性 参数辨识 矢量控制 虚拟同步机控制

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弱电网情况下双馈风电机组改进虚拟感抗控制方法 被引量：9

8

作者 张学广 方冉 +2 位作者 马彦 赵旖旎 徐殿国 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2018年第18期33-40,156,共9页

当前弱电网条件下双馈风电机组的运行稳定性问题受到广泛关注。在同步旋转坐标系下建立了综合考虑锁相环、转子侧电流环和功率环控制器影响的双馈风电机组等效输入导纳模型。在此基础上,结合广义奈奎斯特稳定判据分析了增大转子侧电感... 当前弱电网条件下双馈风电机组的运行稳定性问题受到广泛关注。在同步旋转坐标系下建立了综合考虑锁相环、转子侧电流环和功率环控制器影响的双馈风电机组等效输入导纳模型。在此基础上,结合广义奈奎斯特稳定判据分析了增大转子侧电感对系统稳定性的提升作用,由此提出在控制器中引入虚拟感抗提高系统稳定性的方法。相对于传统的直接在转子侧电流环中引入虚拟感抗,在设计基于虚拟感抗的控制器时,充分考虑锁相环耦合弱电网扰动对双馈风电机组运行稳定性带来的不利影响,提出了改进的控制方法。通过广义奈奎斯特判据证明了该方法能有效提高弱电网条件下双馈风电机组的运行稳定性。在MATLAB/Simulink中搭建了1.5 MW的双馈风电机组详细模型,通过仿真验证了所提改进控制器对提高系统稳定性的有效性。 展开更多

关键词 双馈风电机组 虚拟感抗 弱电网 广义奈奎斯特判据 稳定性分析

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双馈风力发电机组快速电磁暂态仿真模型 被引量：8

9

作者 穆世霞 侯俊贤 +2 位作者 王虹富 王铁柱 董毅峰 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期147-153,共7页

双馈风电机组含变换器等电力电子设备,电磁暂态仿真步长小、速度慢。为实现双馈风电机组的快速电磁暂态仿真,利用开关函数平均化的思想,建立了考虑Crowbar保护电路投切、变换器闭锁暂态过程的受控源型变换器统一简化等效模型,并提出一... 双馈风电机组含变换器等电力电子设备,电磁暂态仿真步长小、速度慢。为实现双馈风电机组的快速电磁暂态仿真,利用开关函数平均化的思想,建立了考虑Crowbar保护电路投切、变换器闭锁暂态过程的受控源型变换器统一简化等效模型,并提出一种预测校正的调制量计算方法,基于该等效模型构建了完整的双馈风电机组快速电磁暂态仿真模型。最后,以1.5 MW双馈风力发电机组为例,基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型,从正确性、仿真步长适应性和仿真速度三方面对快速电磁暂态仿真模型进行验证。通过仿真结果比对分析,证明了该快速电磁暂态仿真模型不同应用场合的适用性。 展开更多

关键词 双馈风力发电机组 电磁暂态 变换器 快速电磁暂态仿真模型 统一简化等效模型

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基于虚拟同步机控制的双馈风电机组预同步并网策略 被引量：23

10

作者 周鹏 张新燕 +2 位作者 邸强 岳家辉 邢琛 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2020年第14期71-78,共8页

采用虚拟同步机控制的双馈风电机组能提高电网惯量和频率支撑能力,成为实现可再生能源友好并网的有效途径之一。基于虚拟同步机控制的双馈风电机组直接参与电网并网时,由于缺少预同步锁相控制,双馈风电机组定子与电网的电压幅值和初始... 采用虚拟同步机控制的双馈风电机组能提高电网惯量和频率支撑能力,成为实现可再生能源友好并网的有效途径之一。基于虚拟同步机控制的双馈风电机组直接参与电网并网时,由于缺少预同步锁相控制,双馈风电机组定子与电网的电压幅值和初始相位可能存在偏差。针对上述存在的并网问题,提出了一种虚拟同步机控制的双馈风电机组无锁相环预同步控制策略。通过在虚拟同步机外环控制中加入频率相位控制器和幅值预同步控制器,可以控制双馈风电机组并网前定子频率、相位和电压幅值与电网相同,并提出在无功功率-电压环中引入虚拟阻抗,实现了双馈风电机组快速地平滑并网。最后,通过理论分析和仿真结果验证了无锁相环预同步控制方案对虚拟同步机控制的双馈风电机组并网的有效性。 展开更多

关键词 双馈风电机组 虚拟同步机控制 惯性 预同步 虚拟阻抗

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解耦辨识双馈风电机组转子侧控制器参数的频域方法 被引量：15

11

作者 潘学萍 鞠平 +2 位作者 温荣超 吴峰 金宇清 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2015年第20期19-25 108,108,共8页

转子侧控制器主导了双馈风电机组的动态,对其进行准确建模至关重要。针对转子侧控制器模型结构复杂、存在相互影响的问题,推导了转子侧控制器的解耦模型。基于该解耦模型,提出通过在输入信号的参考值上施加伪随机信号,根据输入信号和输... 转子侧控制器主导了双馈风电机组的动态,对其进行准确建模至关重要。针对转子侧控制器模型结构复杂、存在相互影响的问题,推导了转子侧控制器的解耦模型。基于该解耦模型,提出通过在输入信号的参考值上施加伪随机信号,根据输入信号和输出信号的自功率谱和互功率谱,辨识转子侧控制器各参数。与灵敏度比较发现,参数辨识精度与灵敏度结果一致。最后指出:即使转子侧控制器内环参数的辨识精度偏低,也基本不影响对双馈风电机组机电暂态过程的分析。 展开更多

关键词 双馈风电机组 转子侧控制器 解耦模型 频域灵敏度 频域辨识方法

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双馈风电机组超速脱网机理分析及实例 被引量：12

12

作者 穆钢 王健 +3 位作者 郑太一 严干贵 孙勇 史坤鹏 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2014年第22期113-117,共5页

近年来,风电机组大面积脱网事故屡有发生,给所连接电网带来冲击。以往关于风电机组脱网的研究主要集中于风电机组受扰后的电磁暂态过程。事实上,当电网故障扰动导致双馈风电机组Crowbar保护动作后,也打破了风电机组的转矩平衡。如果风... 近年来,风电机组大面积脱网事故屡有发生,给所连接电网带来冲击。以往关于风电机组脱网的研究主要集中于风电机组受扰后的电磁暂态过程。事实上,当电网故障扰动导致双馈风电机组Crowbar保护动作后,也打破了风电机组的转矩平衡。如果风电机组在受扰后的机电暂态过程中不能建立新的转矩平衡,将会引起风电机组超速保护动作,致使机组脱网。分析了配有Crowbar保护的双馈风电机组受扰后的机电暂态过程,揭示了双馈风电机组受扰后超速脱网的机理,推导了超速脱网的条件。运用所提出的分析方法,分析了一个风电机组超速脱网的工程实例,结果表明所提出方法是有效的。 展开更多

关键词 风电场 双馈风电机组 Crowbar保护 超速

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双馈风电机组附加控制对轴系振荡影响的评估方法 被引量：8

13

作者 王立新 程林 +3 位作者 孙元章 顾延勋 杨晓东 林毅 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期34-40,共7页

为消除绝对特征值灵敏度指标中参数量纲的影响,同时计及风速的概率分布特性对特征值灵敏度排序的影响,提出了一种累积相对特征值灵敏度(CRES)指标及其计算方法,并基于该指标定量评估了双馈风电机组附加控制(有功功率调制、虚拟惯性控制... 为消除绝对特征值灵敏度指标中参数量纲的影响,同时计及风速的概率分布特性对特征值灵敏度排序的影响,提出了一种累积相对特征值灵敏度(CRES)指标及其计算方法,并基于该指标定量评估了双馈风电机组附加控制(有功功率调制、虚拟惯性控制、下降控制、无功功率调制和机端电压控制)对机组本身轴系振荡阻尼的影响。CRES本质上是相对特征值灵敏度的加权和。通过引入相对特征值灵敏度消除了参数量纲的影响;在此基础上,按照转子运行状态将风速划分为若干区间,以平均风速作为该区间的典型风速,以风速落入该区间的概率作为该区间典型风速下计算所得相对特征值灵敏度的权重。时域仿真结果表明:基于CRES指标能有效地确定不同类型附加控制中影响轴系振荡阻尼的关键参数,通过对关键参数的重新整定可显著减小附加控制器对轴系振荡的不利影响和降低其对传动轴系统的转矩冲击。 展开更多

关键词 累积相对特征值灵敏度 扭转振荡 附加控制 双馈风电机组

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磁链控制型双馈风电机组及其弱电网阻尼优化策略 被引量：1

14

作者 谢震 李喆 +1 位作者 冯艳涛 张兴 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2022年第24期132-141,共10页

区别于跟网型结构,采用构网型结构的双馈风电机组不存在电流环与锁相环的耦合,且具备一定的频率/电压主动支撑能力,因而更适合在弱电网下运行。针对双馈风电机组的构网型结构,提出一种磁链控制型双馈风电机组(FC-DFIG)构网方案,通过构... 区别于跟网型结构,采用构网型结构的双馈风电机组不存在电流环与锁相环的耦合,且具备一定的频率/电压主动支撑能力,因而更适合在弱电网下运行。针对双馈风电机组的构网型结构,提出一种磁链控制型双馈风电机组(FC-DFIG)构网方案,通过构建定子磁链外环-转子电流内环的双闭环结构实现对定子磁链矢量的幅相控制,进而调节并网功率。基于传输功率与定子磁链矢量的关系,提出FC-DFIG构网方案,并建立其小信号模型,证明该结构稳定可控。此外,针对弱电网下的低阻尼特性,基于定子d轴磁链微分前馈策略优化系统阻尼,理论和实验证明所提方案可以改善机组阻尼特性,有效提升FC-DFIG在弱电网下的稳定性。 展开更多

关键词 弱电网 双馈风电机组 定子磁链幅相控制 阻尼优化

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