基于定转子转矩分析法的双馈风机次同步谐振机理研究_董晓亮
双馈风机并网次同步振荡机理分析及控制措施
双馈风机并网次同步振荡机理分析及控制措施
李亮;汤进能;汪龙
【期刊名称】《粘接》
【年(卷),期】2022(49)11
【摘要】风能作为一种环境友好的可再生能源,其装机容量在不断增长,带来的效益愈发显著;其复杂的动态特性为风能并网和可持续运营带来了新的挑战;尽可能的提升风能源效率并保障灵活的风能生产措施势在必行。
在风能源扩大使用规模的过程中,不断出现的次同步振荡现象严重影响了风能的并网进程,甚至影响了电力系统的稳定运行。
通过对风能并网时双馈风机次同步振荡机理进行分析,提出了一种基于转子侧变器的振荡控制方法,控制转速环和无功环来保障发生次同步振荡时满足最大正阻尼,保障风能源发电系统的可持续运营。
【总页数】3页(P144-146)
【作者】李亮;汤进能;汪龙
【作者单位】泸西县云能投风电开发有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM32
【相关文献】
1.双馈风机串补并网次同步振荡抑制策略
2.双馈风力发电机组经串补并网的次同步振荡分析
3.基于转子侧附加阻尼控制的双馈风机并网次/超同步振荡抑制方法
4.基
于数据驱动的双馈风电场经VSC-HVDC并网次同步振荡影响因素分析5.计及多频率耦合特性的双馈风电-串补并网系统引发次同步振荡建模与分析
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双馈风力发电机次同步扭振研究
双馈风力发电机次同步扭振研究赵雪娇;彭志炜;谭洪林;毛雅茹;李登瑞【摘要】为了解决风电机组中的次同步振荡(SSO)问题,针对双馈风力发电机组经串连补偿并网发生的次同步扭振(SSTI)问题展开了分析.首先简要介绍了双馈风机(DFIG)中发生SSTI形成的原因.推导建立了DFIG各个部分的小信号分析模型方程,联立方程形成全系统线性化方程.然后通过模态分析得到了SSTI的特征值,并计算出SSTI的相关因子,进而讨论了SSTI与转子侧参数、次同步扭振与风速的关系.通过模态阻尼比与MATLAB/SIMULINK时域仿真分析SSTI问题,验证了风速是否为影响SSTI的因素.【期刊名称】《电力科学与工程》【年(卷),期】2018(034)005【总页数】6页(P12-17)【关键词】风电机组;轴系扭振;三质量块模型;模态分析【作者】赵雪娇;彭志炜;谭洪林;毛雅茹;李登瑞【作者单位】贵州大学电气工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学电气工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学电气工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学电气工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学电气工程学院,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TM7320 引言随着全球污染的不断加剧和一次能源的无节制使用，各国学者都将目光投向了可再生能源，新能源发电也逐渐代替了火力发电成为了目前的关注焦点。
风能在世界上很多地区储量都非常丰富，无污染，是最具潜能的可再生能源。
比起其他新能源，风能发电的建设周期比较短，回报收益大，一般一个大型的风电场建设1～2年即可投入使用，是现有可再生能源里发展较为成熟的一种。
近20年来，风能发电技术在一些地域辽阔的国家迅速发展。
截止到2013年，我国新增装机容量16.09 GW，累计装机容量91.412 GW排名世界第一[1]。
截止到2016年，累计装机容量高达168.69 GW[2]。
2017年全球风能理事会(GWEC)最新发布的数据中显示，中国新增装机容量19.5 GW，占2017年全球新增风电机组容量的37%，累计装机容量高达188.19 GW。
变速恒频双馈电机风力发电系统的研究与仿真分析
图３－４网侧ＰＷＭ整流器系统的控制策略框图………………………．．３２
图３－５‘ｑ电流内环简化结构……………………………………．３３
图３－６电压外环控制的简化结构…………………………………３３
图３－７坐标变换系统…………………………………………．３５
图３－８定子磁链定向下的变速恒频风力发电矢量控制系统框图…………．３７
图２—６双馈电机的两种工作状态…………………………………１６
图２—７双馈电机并网等效电路…………………………………．．１７
图２－８双馈电机时空矢量图……………………………………．１７
图２—９利用叠加原理的等值电路分解……………………………．．１８
亚同步速发电状态
超同步发电状态…………．．２２
图２－１０双馈电机处于发电状态的两种工况…………………………２２
ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｔｏ ｍｅｅｔ ａｎｄ
ｇｒｉｄ·ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｍｕｓｔ ｂｅ ｒｕｎｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ＶＳＣＦ．Ａｎｄ ｔｈｅ ＶＳＣＦ ｏｆ ＤＦＩＧ ａｒｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｂｙ ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｇ ｔｈｅ ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ ｓｉｄｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｓ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ，Ｓｅｌｅｃｔ ｔｈｅ ｄｕａｌ ＰＷＭ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ａｓ ａ ｄｏｕｂｌｙ—ｆｅｄ ｍｏｔｏｒ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｅｔｓ ｕｐ ａ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｇｒｉｄ－ｓｉｄｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．ｂａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｉｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｖｅｃｔｏｒ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ，ｄｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｇｒｉｄ ｓｉｄｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ ｍａｃｈｉｎｅ，ｂａｓｅ ｏｎ ｔｈｅ ｄｑ ａｘｉｓ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃ ｍｏｄｅｌ，ｏｆ ｔｈｅ ＤＦＩＧ，ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｄｕａｌ ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｒｏｔｏｒ ｓｉｄｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔａｔｏｒ ｆｌｕｘ，ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ＤＦＩＧ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｎｏ－ｌｏａｄ ａｎｄ ｌｏａｄ．ａｎｄ ｄｒａｗ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｉａｇｒａｍ．ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＤＦＩＧ，ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉＳ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ，ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｎｓｏｒ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．ｆｏｒ ｓｐｅｅｄ ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ ｈａｓ ａ ｖｅｒｙ ｇｏｏｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ＶＶＶＦ，
基于转子侧附加阻尼控制的双馈风机并网次超同步振荡抑制方法
Abstract: There is a problem of multiple sub/super-synchronous oscillation events occurring in a system where the wind power transmission lines are connected to the grid through series compensators. To help tackle this, first, the impedance model of a DFIG based on active and reactive decoupling control is derived. Secondly, the influence of the power grid, DFIG control and motor parameters on the stability of the wind power integrated system is analyzed. Because of the phenomenon of sub/super-synchronous oscillation caused by the parameters of series compensation transmission line and DFIG control parameters, an additional damping controller, added to the rotor side converter control link of the DFIG, is proposed. Also the influence of the damper placed in the power outer loop and the current inner loop on the rotor side converter control link is compared and analyzed. It is concluded that when the damper is placed in the current inner loop, a better effect on the sub/super-synchronous oscillation suppression can be obtained. Finally, the DFIG model is built in PSCAD/EMTDC. The correctness of the impedance model and the effectiveness of the proposed method to suppress the sub/super-synchronous oscillation are verified via time-domain simulations.
基于双馈风机抗阻比的次同步振荡抑制策略
基于双馈风机抗阻比的次同步振荡抑制策略
李志军;刘洋;张家安
【期刊名称】《电力自动化设备》
【年(卷),期】2022(42)8
【摘要】现有的抑制双馈风机次同步振荡(SSO)的方法大多以转子转速偏差信号作为输入,需要较大增益的同时可能会引起超同步振荡。
利用双馈风电场-串联补偿输电系统的复频域阻抗模型,将基于双馈风机网侧变流器的阻尼控制等效为虚拟阻抗,解释了双馈风机在不同抗阻比以及不同补偿角度下的作用机理;基于以线路电流为输入的次同步阻尼控制方法,提出了改进的基于双馈风机抗阻比设计最佳补偿角度的阻尼控制策略及参数整定方法。
以真实风电场SSO事件为算例,在
MATLAB/Simulink平台搭建双馈风电场-串联补偿输电系统的等值模型,通过时域仿真验证了所提阻尼控制策略的效果。
【总页数】7页(P140-145)
【作者】李志军;刘洋;张家安
【作者单位】河北工业大学河北省电磁场与电器可靠性重点实验室;河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室;河北工业大学人工智能与数据科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM614;TM712
【相关文献】
1.双馈风机的次同步振荡特性与基于虚拟电阻的抑制策略研究
2.基于宽频带转子附加阻尼的双馈型风机次同步振荡抑制策略
3.双馈风机串补并网次同步振荡抑制策略
4.基于转子侧附加阻尼控制的双馈风机并网次/超同步振荡抑制方法
5.基于RSC 反馈线性化的含SVG双馈风机系统次同步振荡抑制
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双馈风电机组次同步控制相互作用的抑制方法
第16卷第1期2021年3月电气工程学报Vol.16 No.1Mar. 2021DOI：10.11985/2021.01.015双馈风电机组次同步控制相互作用的抑制方法*党存禄1, 2, 3李旭鹏1孙海斌1武文成1(1. 兰州理工大学电气工程与信息工程学院兰州730050；2. 兰州理工大学甘肃省工业过程先进控制重点实验室兰州730050；3. 兰州理工大学电气与控制工程国家级实验教学示范中心兰州730050)摘要：当系统发生扰动时，双馈风电机组的转子侧变流器会与串联补偿装置的电容器发生次同步控制相互作用(Sub-synchronous control interaction，SSCI)，使双馈风电机组在一定程度上表现为次同步振荡的发生源，严重影响到电力系统的稳定性。
在抑制次同步振荡的同时，当控制器参数发生变化时，使控制器原有性能不受影响：分析了次同步振荡的发生机理，在PSCAD/EMTDC平台上搭建了研究该双馈风电机组次同步振荡的电磁暂态模型，通过在转子侧变流器中加入滤波器来抑制次同步控制相互作用的方法，有效地抑制了双馈风电系统中发生的SSCI，使畸变电流收敛，进而控制双馈风电系统输出的有功和无功功率，抑制系统中出现的SSCI，使双馈风电机组在低风速、高串补度和转子侧变流器内环增益较高的工况下都能够稳定运行。
关键词：双馈风电机组；次同步控制相互作用；转子侧变流器；抑制方法；时域仿真中图分类号：TM561Suppression Method for Sub-synchronous Control Interaction ofDoubly-fed Induction GeneratorsDANG Cunlu1, 2, 3LI Xupeng1SUN Haibin1WU Wencheng1(1. College of Electrical and Information Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050;2. Key Laboratory of Gansu Province Advanced Control for Industrial Processes, Lanzhou University ofTechnology, Lanzhou 730050;3. National Experimental Teaching Demonstration Center of Electrical and Control Engineering ofLanzhou University of Technology, Lanzhou 730050)Abstract：When the power system is disturbed, the rotor-side converter of the DFIGs will have SSCI with the capacitor of the series compensation device, which will make the DFIGs behave as a source of sub-synchronous oscillation to a certain extent, which will seriously affect to the stability of the power system. Aiming at the actual situation of DFIGs in the northwestern region of China, the occurrence mechanism of sub-synchronous oscillation is analyzed, and the electromagnetic transient model is built to study the sub-synchronous oscillation of the DFIGs on the PSCAD/EMTDC platform. A filter is added to the rotor-side converter to suppress the SSCI. Finally, the effectiveness of the suppression method is verified by comparing the time-domain simulation diagram of the output power of the DFIGs with or without the filter under the same operating conditions.Key words：DFIGs；SSCI；rotor-side converter；suppression method；time-domain simulation1 引言我国能源赋存与消耗远距离呈逆向分布的格* 国家自然科学基金(51767017)、国网甘肃省电力科学研究院(SGGSKY00 DJJS1900216)和甘肃省住房和城乡建设厅2018年建设科技基金项目[AI](JK2018-21)资助项目。
基于双馈式风力发电机的研究与转子故障仿真
图１ 风 力 发 电 机机 组构 造 图
术； 电气 设 备 状 态 检测 与故 障诊 断 。
２
基 于 双馈式 风力发 电机 的研究 与转 子故 障仿 真
所示 。
Ｖ １５ ｏ ｏ１ ． ． Ｎ３
李和 明 李 爽 李 永 刚 王 成勇
华北 电力 大 学 电气与 电子工 程学 院 河北 保定 ０ １ ０ ７ ３ ０
【 要 】 电是 我 国能源构 成 的重 要组成 部分 。本文选 取 了应用 最广 的双 馈 式风力 发 电机作 为 摘 风
研 究对象 ， 通过 分析 其工 作原理 建 立 了双 馈 式风 力发 电机 的数 学模 型。 利用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ软件 对 双 馈 式 风力 发 电机 进行 建 模 ， 并 网前 后及 转子 绕组 匝间 短路 故 障状 态进 行 仿 真分 析 ， 而 对 从
速 大 于定 子磁 场 同步转 速 ， 于 ０ 旋 转磁 场 转速 小 ，
的转 向与转 子 的转 向相反 。 （） ３ 同步运行 状 态 。此 种状 态下 发 电机 的转 速
恰好 等 于定 子磁 场 同步转 速 等 于 ０ 转 子进 行 直 ， 流励 磁 。 表 明此 时 通人转 子绕 组 的电流 的频 率为 这 碍 口 咛 一
１ 双 馈 式 风 力 发 电机 的工 作 原 理
图 １ 为双 馈风 力发 电机 组简单 构 造 。 其定 子接 人电网， 转子 由频 率 、 幅值 、 相位 可调 的 电源供 给 三
ｒ１ Ａ ］
永 磁 直驱 、 普通 异 步等三 种技 术 。 这三 种技 术 中 ， 在 变 速恒 频 双 馈 异 步 风 力 发 电机 （ ＦＧ 以 其 调 速 范 Ｄ Ｉ）
双馈风力发电机的电流谐波分析
双馈风力发电机的电流谐波分析摘要：由于化石能源的枯竭，新能源发电在电网发电总量中的占比也逐步提高。
双馈风力发电机作为新能源发电的重要电力设备应用广泛。
本文在分析双馈电机的基本原理基础上，理论分析了双馈电机的电流谐波的来源以及特点，总结了双馈电机定子电流谐波、转子电流谐波的相互作用的规律，并结合工程应用数据，验证了上述理论分析的正确性。
关键词：双馈电机；谐波；定子电流；转子电流；1 引言双馈风力发电机是新能源风力发电机中重要的发电设备，由于其对配套运行的变流器容量需求相比较全功率发电机小，更具成本优势，从而在风力发电中得到广泛应用。
谐波问题是新能源发电系统电能质量的关键问题，谐波会对电力设备的安全运行带来隐患，甚至导致电力系统故障。
随着双馈发电机的广泛应用，双馈电机的谐波问题越来越备受关注，对双馈电机的谐波分析可以查找谐波的来源，指导谐波抑制方案，提高风力发电系统的电能质量，因此双馈发电机的谐波分析具有较大的工程意义。
本文通过对双馈电机的基本原理的分析，总结了双馈电机的定子电流、转子电流的相互作用的规律以及双馈电机的电流谐波的基本特征，最后结合一2MW双馈发电机工程样机的实验数据，验证了双馈电机电流谐波理论分析的正确性。
2 双馈电机的基本原理与数学模型双馈电机是绕线型感应电机的定子绕组和转子绕组分别与交流电网或其他含电动势电路相连接来进行电能的转换传递。
定子并网后，定子电流形成的旋转磁场，其角频率为对应于电网工频，转子电流形成的旋转磁场，对转子而言，为对应于转子变流器的供电频率，以角频率旋转的旋转磁场。
为实现机电能量转换，定子和转子旋转磁场应保持相对静止。
分析双馈电机的数学模型时，定转子电流参考方向以流入电机为准，双馈感应发电机的电压、磁链矢量模型：3双馈电机的谐波电流分析3.1 双馈电机的齿槽谐波双馈电机的谐波来源主要分为电机本体、与定子连接的电网以及转子连接的变流器。
对于电机本体，定子表面有齿、槽存在，会引起气隙不均匀，由定子的齿谐波磁动势所产生的磁场，与定子基波磁动势因开口槽而产生的齿磁导谐波磁场合成定子齿谐波磁场。
直驱风机风电场与交流电网相互作用引发次同步振荡的机理与特性分析
直驱风机风电场与交流电网相互作用引发次同步振荡的机理与特性分析一、本文概述随着可再生能源的快速发展，风电已成为全球能源结构中的重要组成部分。
直驱风机作为一种高效、可靠的风力发电技术，在风电场中的应用日益广泛。
然而，随着风电场规模的扩大和电网结构的日益复杂，直驱风机风电场与交流电网的相互作用问题逐渐凸显，尤其是引发的次同步振荡（SSO）问题，已成为制约风电场安全稳定运行的关键因素。
本文旨在对直驱风机风电场与交流电网相互作用引发次同步振荡的机理与特性进行深入分析。
本文将对直驱风机的工作原理及其与交流电网的连接方式进行介绍，为后续分析奠定基础。
本文将详细探讨直驱风机风电场与交流电网相互作用引发次同步振荡的机理，包括风机控制系统与电网的交互作用、风电场内部动态特性与电网稳定性的相互影响等。
在此基础上，本文将分析次同步振荡的特性，如振荡频率、振幅、持续时间等，并探讨其对风电场和电网稳定性的影响。
通过本文的研究，旨在为风电场的设计、运行和管理提供理论依据和技术支持，以提高风电场的运行稳定性和安全性，促进风电产业的可持续发展。
本文的研究也有助于深化对可再生能源并网运行问题的认识，为推动可再生能源的大规模开发和利用提供有益参考。
二、直驱风机风电场的基本原理与特性直驱风机风电场作为新型的可再生能源发电方式，近年来得到了广泛关注。
其基本原理在于利用风能驱动风力发电机（WTG）的转子转动，通过发电机将机械能转换为电能。
直驱风机风电场的主要特性包括其独特的并网方式、控制策略以及运行特性。
并网方式：与传统的异步风电场不同，直驱风机风电场采用同步发电机并网，其输出电压和频率与电网保持一致。
这种并网方式使得直驱风机能够更好地适应电网的运行，同时也对电网的稳定性提出了更高的要求。
控制策略：直驱风机的控制策略通常采用最大功率点跟踪（MPPT）和变速恒频（VSC）技术。
MPPT控制策略使得风力发电机在不同风速下都能保持最大功率输出，而VSC技术则保证了风力发电机输出电压和频率的稳定。