关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知(征求意见稿)
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... 大规模发展风电是新能源开发和利用的重大需求,是实现我国“双碳”目标的关键支撑[1].根据全球风能理事会2022年发布的统计数据,2021年全球风电新增装机容量中并网容量达93.6 GW,其中陆上风电新增72.5 GW,海上风电新增21.1 GW;累计装机容量达837 GW,同比增长12%,已超过800 GW的里程碑[2].根据国家能源局数据,截至2022年3月底,我国风电累计装机容量达337 GW,其中陆上风电累计装机容量为310 GW,海上风电累计装机容量26.65 GW,预计2030年装机容量至少达到800 GW[3].这表明,未来8年风电年均新增装机不低于57.5 GW,相当于每年新增2.56个装机容量为22.5 GW的三峡水电站.大规模发展风电已成为我国抢占新一轮全球能源变革和经济科技竞争制高点的关键. ...
Notice on the development and construction of wind power and photovoltaic power generation in 2021 (draft for comments)
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... 大规模发展风电是新能源开发和利用的重大需求,是实现我国“双碳”目标的关键支撑[1].根据全球风能理事会2022年发布的统计数据,2021年全球风电新增装机容量中并网容量达93.6 GW,其中陆上风电新增72.5 GW,海上风电新增21.1 GW;累计装机容量达837 GW,同比增长12%,已超过800 GW的里程碑[2].根据国家能源局数据,截至2022年3月底,我国风电累计装机容量达337 GW,其中陆上风电累计装机容量为310 GW,海上风电累计装机容量26.65 GW,预计2030年装机容量至少达到800 GW[3].这表明,未来8年风电年均新增装机不低于57.5 GW,相当于每年新增2.56个装机容量为22.5 GW的三峡水电站.大规模发展风电已成为我国抢占新一轮全球能源变革和经济科技竞争制高点的关键. ...
Global wind report: Annual market update 2021
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... 大规模发展风电是新能源开发和利用的重大需求,是实现我国“双碳”目标的关键支撑[1].根据全球风能理事会2022年发布的统计数据,2021年全球风电新增装机容量中并网容量达93.6 GW,其中陆上风电新增72.5 GW,海上风电新增21.1 GW;累计装机容量达837 GW,同比增长12%,已超过800 GW的里程碑[2].根据国家能源局数据,截至2022年3月底,我国风电累计装机容量达337 GW,其中陆上风电累计装机容量为310 GW,海上风电累计装机容量26.65 GW,预计2030年装机容量至少达到800 GW[3].这表明,未来8年风电年均新增装机不低于57.5 GW,相当于每年新增2.56个装机容量为22.5 GW的三峡水电站.大规模发展风电已成为我国抢占新一轮全球能源变革和经济科技竞争制高点的关键. ...
2021年中国风电吊装容量统计简报
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... 大规模发展风电是新能源开发和利用的重大需求,是实现我国“双碳”目标的关键支撑[1].根据全球风能理事会2022年发布的统计数据,2021年全球风电新增装机容量中并网容量达93.6 GW,其中陆上风电新增72.5 GW,海上风电新增21.1 GW;累计装机容量达837 GW,同比增长12%,已超过800 GW的里程碑[2].根据国家能源局数据,截至2022年3月底,我国风电累计装机容量达337 GW,其中陆上风电累计装机容量为310 GW,海上风电累计装机容量26.65 GW,预计2030年装机容量至少达到800 GW[3].这表明,未来8年风电年均新增装机不低于57.5 GW,相当于每年新增2.56个装机容量为22.5 GW的三峡水电站.大规模发展风电已成为我国抢占新一轮全球能源变革和经济科技竞争制高点的关键. ...
Statistical bulletin of wind power hoisting capacity of China in 2021
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... 大规模发展风电是新能源开发和利用的重大需求,是实现我国“双碳”目标的关键支撑[1].根据全球风能理事会2022年发布的统计数据,2021年全球风电新增装机容量中并网容量达93.6 GW,其中陆上风电新增72.5 GW,海上风电新增21.1 GW;累计装机容量达837 GW,同比增长12%,已超过800 GW的里程碑[2].根据国家能源局数据,截至2022年3月底,我国风电累计装机容量达337 GW,其中陆上风电累计装机容量为310 GW,海上风电累计装机容量26.65 GW,预计2030年装机容量至少达到800 GW[3].这表明,未来8年风电年均新增装机不低于57.5 GW,相当于每年新增2.56个装机容量为22.5 GW的三峡水电站.大规模发展风电已成为我国抢占新一轮全球能源变革和经济科技竞争制高点的关键. ...
Hierarchical bipartite graph matching method for transactive V2V power exchange in distribution power system
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2021
... 随着风电渗透率不断提高,风电固有的随机波动性和外部电网扰动会造成风电机组群内部电压大幅波动.尤其是当电网电压骤升后,机组电压波动易造成整个风电机群电压连锁性波动,严重时导致风电机组大规模脱网[4-5],造成巨大经济损失.如在甘肃酒泉、甘肃瓜州、河北张家口风电基地分别发生3起大规模风电机组脱网事故,脱网容量分别达到840、854和 1 006 MW,均是外部电网故障后风电场内电压过低或无功补偿装置未及时撤除导致电压过高造成的.因此,由外部电网故障造成的风电机群电压安全稳定运行问题成为制约风电大规模、集群化、智能化发展的主要技术瓶颈之一. ...
Bi-level decentralized active and reactive power control for large-scale wind farm cluster
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2019
... 随着风电渗透率不断提高,风电固有的随机波动性和外部电网扰动会造成风电机组群内部电压大幅波动.尤其是当电网电压骤升后,机组电压波动易造成整个风电机群电压连锁性波动,严重时导致风电机组大规模脱网[4-5],造成巨大经济损失.如在甘肃酒泉、甘肃瓜州、河北张家口风电基地分别发生3起大规模风电机组脱网事故,脱网容量分别达到840、854和 1 006 MW,均是外部电网故障后风电场内电压过低或无功补偿装置未及时撤除导致电压过高造成的.因此,由外部电网故障造成的风电机群电压安全稳定运行问题成为制约风电大规模、集群化、智能化发展的主要技术瓶颈之一. ...
... 分级式控制策略结合了集中式与分布式控制的双重优势,可以实现风电机组无功的最优分配,同时降低中央控制器的计算负担.如文献[5]中考虑风电场群间及场群与系统间电压的交互影响规律,提出考虑风力发电机与变流器耦合动态特性的大规模风电场群电压双层优化控制策略.所提控制策略在风电场群发生电网电压骤降及其后由于无功功率未及时退出导致电网电压骤升的工况下,能够最大化风电机组无功输出,使得并网点电压和风电机组端电压能够成功穿越LVRT及其后的HVRT故障.针对大规模风电场HVRT和事件后电压恢复过程中采用时间触发导致风电场中央控制器计算负担繁重的问题,有学者提出一种基于事件触发模型预测控制的风电场分级分布式电压协调优化方法[67],在快速抑制风电机组端过电压和缩短故障后电压恢复时间的同时实现局部最优,并显著降低风电场中央控制器的计算负担.针对经VSC-HVDC并网的海上风电场在外部扰动及通信故障下风电场电压波动的问题,有学者提出基于交替方向乘子法的风电场分级分布式电压优化控制方法[74],在快速响应风电场电压波动的同时降低了风电场集中控制器的计算负担.上述文献表明,在电网电压骤升的工况下,采用分级分布式的电压控制方法既可以在故障穿越过程中快速响应电压的波动,又可以在故障后电压恢复阶段实现无功的近似全局最优分布,对于提升大规模风电场的电压抗扰动能力效果明显. ...
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2019
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
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2019
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
大规模海上风电高电压穿越研究进展与展望
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2020
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
Review on high voltage ride-through strategies for offshore doubly-fed wind farms
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2020
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
计及动态无功控制影响的风电汇集地区高电压脱网原因分析
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2015
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
Analysis on high voltage trip off causation of dense wind power areas considering impact of dynamic reactive power control
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2015
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
A predictive control strategy for mitigation of commutation failure in LCC-based HVDC systems
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2019
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
风火打捆直流外送系统直流故障引发风机脱网的问题研究
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2015
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
Study on wind turbine generators tripping caused by HVDC contingencies of wind-thermal-bundled HVDC transmission systems
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2015
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
电网电压对称骤升下双馈风力发电系统的改进控制策略研究
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2020
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
Improved control strategy for a double-fed generation system under grid voltage symmetric swell
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2020
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
双馈风力发电机在电网电压不对称骤升下无功功率优化控制
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2015
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
Reactive power optimal control of doubly fed induction wind generators under unbalanced grid voltage swell
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2015
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
考虑动态无功支持的双馈风电机组高电压穿越控制策略
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2013
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
A high-voltage ride-through control strategy for DFIG based wind turbines considering dynamic reactive power support
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2013
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
风力发电系统高电压穿越技术综述
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2015
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
Summary on high voltage ride-through technology for wind power generation system
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2015
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
双馈风电机组高电压穿越控制策略与试验
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2016
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
Control strategy and experiment of high voltage ride through for DFIG-based wind turbines
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2016
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
澳大利亚“9·28”大停电事故分析及对中国启示
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2017
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
Analysis of “9·28” blackout in south Australia and its enlightenment to China
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2017
... 风电机组的高电压穿越(High Voltage Ride-Through,HVRT)能力是指当电网故障或扰动引起并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内,风电机组保证不脱网连续运行的能力[6].在风电场中,断开大负载、单相接地故障导致的单相重合闸或者大电容补偿器突然接入等都会造成电网电压升高[7-8].随着高压直流输电系统(High-Voltage Direct Current, HVDC)[9]的发展和风火打捆直流外送系统的不断投运,由直流系统发生闭锁故障或换相失败造成的风电机组高压脱网事故也越来越多[10].近年来风电场自低电压阶段快速过渡至高电压阶段的连续穿越现象逐渐引起人们的关注,其原因是风电场低电压穿越时风电机组之间无功协调不到位[11]导致并网点电压骤升,严重时可能大面积损坏设备,造成大规模风电机组脱网事故.相比于电网电压骤降,电网电压骤升会使得双馈风电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)出现更高的暂态直流磁通分量,导致更严重的定转子电流振荡及直流母线过电压问题[12⇓-14].例如,2011年我国华北风电场发生的风电机组大规模跳闸故障[15],其原因是风电机组低电压穿越恢复过程中无功装备退出不及时,导致母线端节点过电压而跳闸;澳大利亚“9·28”停电事故由风电机组连续低电压穿越失败[16]造成.上述连锁脱网事故的发生均与风电机组电压穿越能力有关,因此,研究大规模风电场HVRT故障特性及协调优化控制方法具有重要的实际意义. ...
Power conversion and control of wind energy systems
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2011
... 为避免大规模风电机组脱网对电力系统安全稳定运行造成严重影响,世界各国相继制定了风电机组并网导则[17⇓⇓⇓-21],规定了风电机组及风电场接入电网的技术标准,主要包括风电机组的低电压穿越(Low Voltage Ride-Through,LVRT)[22]、HVRT和连续穿越能力,不同国家关于风电机组HVRT的要求如图1所示. ...
... 随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
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2018
... 为避免大规模风电机组脱网对电力系统安全稳定运行造成严重影响,世界各国相继制定了风电机组并网导则[17⇓⇓⇓-21],规定了风电机组及风电场接入电网的技术标准,主要包括风电机组的低电压穿越(Low Voltage Ride-Through,LVRT)[22]、HVRT和连续穿越能力,不同国家关于风电机组HVRT的要求如图1所示. ...
... 随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
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2018
... 为避免大规模风电机组脱网对电力系统安全稳定运行造成严重影响,世界各国相继制定了风电机组并网导则[17⇓⇓⇓-21],规定了风电机组及风电场接入电网的技术标准,主要包括风电机组的低电压穿越(Low Voltage Ride-Through,LVRT)[22]、HVRT和连续穿越能力,不同国家关于风电机组HVRT的要求如图1所示. ...
... 随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
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2012
... 为避免大规模风电机组脱网对电力系统安全稳定运行造成严重影响,世界各国相继制定了风电机组并网导则[17⇓⇓⇓-21],规定了风电机组及风电场接入电网的技术标准,主要包括风电机组的低电压穿越(Low Voltage Ride-Through,LVRT)[22]、HVRT和连续穿越能力,不同国家关于风电机组HVRT的要求如图1所示. ...
... 随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
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2012
... 为避免大规模风电机组脱网对电力系统安全稳定运行造成严重影响,世界各国相继制定了风电机组并网导则[17⇓⇓⇓-21],规定了风电机组及风电场接入电网的技术标准,主要包括风电机组的低电压穿越(Low Voltage Ride-Through,LVRT)[22]、HVRT和连续穿越能力,不同国家关于风电机组HVRT的要求如图1所示. ...
... 随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
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2006
... 为避免大规模风电机组脱网对电力系统安全稳定运行造成严重影响,世界各国相继制定了风电机组并网导则[17⇓⇓⇓-21],规定了风电机组及风电场接入电网的技术标准,主要包括风电机组的低电压穿越(Low Voltage Ride-Through,LVRT)[22]、HVRT和连续穿越能力,不同国家关于风电机组HVRT的要求如图1所示. ...
Transient control of DFIG-based wind power plants in compliance with the Australian grid code
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2012
... 为避免大规模风电机组脱网对电力系统安全稳定运行造成严重影响,世界各国相继制定了风电机组并网导则[17⇓⇓⇓-21],规定了风电机组及风电场接入电网的技术标准,主要包括风电机组的低电压穿越(Low Voltage Ride-Through,LVRT)[22]、HVRT和连续穿越能力,不同国家关于风电机组HVRT的要求如图1所示. ...
A comprehensive review of low voltage ride through of doubly fed induction wind generators
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2016
... 为避免大规模风电机组脱网对电力系统安全稳定运行造成严重影响,世界各国相继制定了风电机组并网导则[17⇓⇓⇓-21],规定了风电机组及风电场接入电网的技术标准,主要包括风电机组的低电压穿越(Low Voltage Ride-Through,LVRT)[22]、HVRT和连续穿越能力,不同国家关于风电机组HVRT的要求如图1所示. ...
Fault current mitigation and voltage support provision by microgrids with synchronous generators
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2020
... 当前DFIG广泛应用于风电系统中[23⇓⇓-26].双馈风力发电机属于绕线转子感应发电机类型,其定子绕组直接与三相电网相连,向电网输出有功和无功功率;而转子绕组通过背靠背变流器连接到电网,通过双脉冲宽度调制变流器间接与电网进行功率交换.DFIG的拓扑结构如图2所示.图中:Rcrow为撬棒电路(Crowbar)的电阻;GTO为门极可关断晶闸管;RSC、GSC分别为转子侧、网侧变换器. ...
High-voltage ride through strategy for DFIG considering converter blocking of HVDC system
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2020
... 当前DFIG广泛应用于风电系统中[23⇓⇓-26].双馈风力发电机属于绕线转子感应发电机类型,其定子绕组直接与三相电网相连,向电网输出有功和无功功率;而转子绕组通过背靠背变流器连接到电网,通过双脉冲宽度调制变流器间接与电网进行功率交换.DFIG的拓扑结构如图2所示.图中:Rcrow为撬棒电路(Crowbar)的电阻;GTO为门极可关断晶闸管;RSC、GSC分别为转子侧、网侧变换器. ...
A P-Q coordination based model predictive control for DFIG high-voltage ride through
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2022
... 当前DFIG广泛应用于风电系统中[23⇓⇓-26].双馈风力发电机属于绕线转子感应发电机类型,其定子绕组直接与三相电网相连,向电网输出有功和无功功率;而转子绕组通过背靠背变流器连接到电网,通过双脉冲宽度调制变流器间接与电网进行功率交换.DFIG的拓扑结构如图2所示.图中:Rcrow为撬棒电路(Crowbar)的电阻;GTO为门极可关断晶闸管;RSC、GSC分别为转子侧、网侧变换器. ...
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
... 集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
DFIG高电压穿越暂态特性分析及控制策略改进
1
2019
... 当前DFIG广泛应用于风电系统中[23⇓⇓-26].双馈风力发电机属于绕线转子感应发电机类型,其定子绕组直接与三相电网相连,向电网输出有功和无功功率;而转子绕组通过背靠背变流器连接到电网,通过双脉冲宽度调制变流器间接与电网进行功率交换.DFIG的拓扑结构如图2所示.图中:Rcrow为撬棒电路(Crowbar)的电阻;GTO为门极可关断晶闸管;RSC、GSC分别为转子侧、网侧变换器. ...
Transient analysis and control strategy improvement of high voltage ride through of DFIG
1
2019
... 当前DFIG广泛应用于风电系统中[23⇓⇓-26].双馈风力发电机属于绕线转子感应发电机类型,其定子绕组直接与三相电网相连,向电网输出有功和无功功率;而转子绕组通过背靠背变流器连接到电网,通过双脉冲宽度调制变流器间接与电网进行功率交换.DFIG的拓扑结构如图2所示.图中:Rcrow为撬棒电路(Crowbar)的电阻;GTO为门极可关断晶闸管;RSC、GSC分别为转子侧、网侧变换器. ...
1
2021
... 正常运行工况时采用定子电压定向控制[27],因此定子电压始终保持恒定且保持在同步旋转坐标系的d轴方向,即定子电压d轴分量usd=-ω1ψsq且q轴分量usq=0.当电网电压骤变后,由于定子磁链发生暂态变化,所以为了抑制转子过电流,需在转子变流器控制环节考虑定子磁链的动态变化.根据DFIG的电压与磁链方程,忽略定子电阻Rs,可推导得到电网电压骤升后定子电流(is)、定子侧输出的有功功率(Ps)、无功功率(Qs)与转子电压(ur)的变化: ...
1
2021
... 正常运行工况时采用定子电压定向控制[27],因此定子电压始终保持恒定且保持在同步旋转坐标系的d轴方向,即定子电压d轴分量usd=-ω1ψsq且q轴分量usq=0.当电网电压骤变后,由于定子磁链发生暂态变化,所以为了抑制转子过电流,需在转子变流器控制环节考虑定子磁链的动态变化.根据DFIG的电压与磁链方程,忽略定子电阻Rs,可推导得到电网电压骤升后定子电流(is)、定子侧输出的有功功率(Ps)、无功功率(Qs)与转子电压(ur)的变化: ...
Predictive torque and stator flux control for N*3-phase PMSM drives with parameter robustness improvement
1
2021
... 永磁直驱同步风电机组的主回路拓扑图[28⇓-30]如图3所示.其中Chopper为斩波保护电路.永磁直驱同步发电机经全功率变流器与电网相连,由背靠背变流器的控制实现风电机组在电网稳态和暂态条件下的运行.永磁直驱风电机组通过全功率变流器与电网相连,由于背靠背直流母线的电气隔离,所以不会出现定子磁链增加直流衰减分量的现象.但机侧变流器由于无法感知外部电压的变化,所以风力机的电磁功率输出不变;GSC由于电力电子设备的限辐设置导致无法输出原工况下的有功功率,此时直流母线环节会出现不平衡功率,从而导致直流母线过电压.如同DFIG类似的直流电容击穿或变流器短时过电流的安全隐患威胁着全功率变流器内部电力电子器件的安全.因此,必须提高永磁直驱风电机组的HVRT能力,尤其是随着海上风电的大规模发展,大容量的永磁直驱或半直驱风电机组必须具备HVRT能力,才能满足电网规范要求,并为电网电压恢复提供支撑作用. ...
Small-signal stability limit of a grid-connected PMSG wind farm dominated by the dynamics of PLLs
1
2020
... 永磁直驱同步风电机组的主回路拓扑图[28⇓-30]如图3所示.其中Chopper为斩波保护电路.永磁直驱同步发电机经全功率变流器与电网相连,由背靠背变流器的控制实现风电机组在电网稳态和暂态条件下的运行.永磁直驱风电机组通过全功率变流器与电网相连,由于背靠背直流母线的电气隔离,所以不会出现定子磁链增加直流衰减分量的现象.但机侧变流器由于无法感知外部电压的变化,所以风力机的电磁功率输出不变;GSC由于电力电子设备的限辐设置导致无法输出原工况下的有功功率,此时直流母线环节会出现不平衡功率,从而导致直流母线过电压.如同DFIG类似的直流电容击穿或变流器短时过电流的安全隐患威胁着全功率变流器内部电力电子器件的安全.因此,必须提高永磁直驱风电机组的HVRT能力,尤其是随着海上风电的大规模发展,大容量的永磁直驱或半直驱风电机组必须具备HVRT能力,才能满足电网规范要求,并为电网电压恢复提供支撑作用. ...
High-voltage ride-through strategy for wind turbine with fully-rated converter based on current operating range
3
2022
... 永磁直驱同步风电机组的主回路拓扑图[28⇓-30]如图3所示.其中Chopper为斩波保护电路.永磁直驱同步发电机经全功率变流器与电网相连,由背靠背变流器的控制实现风电机组在电网稳态和暂态条件下的运行.永磁直驱风电机组通过全功率变流器与电网相连,由于背靠背直流母线的电气隔离,所以不会出现定子磁链增加直流衰减分量的现象.但机侧变流器由于无法感知外部电压的变化,所以风力机的电磁功率输出不变;GSC由于电力电子设备的限辐设置导致无法输出原工况下的有功功率,此时直流母线环节会出现不平衡功率,从而导致直流母线过电压.如同DFIG类似的直流电容击穿或变流器短时过电流的安全隐患威胁着全功率变流器内部电力电子器件的安全.因此,必须提高永磁直驱风电机组的HVRT能力,尤其是随着海上风电的大规模发展,大容量的永磁直驱或半直驱风电机组必须具备HVRT能力,才能满足电网规范要求,并为电网电压恢复提供支撑作用. ...
... 与DFIG不同,永磁直驱风电机组由于永磁同步发电机通过全功率变流器与电网相连的结构特性,电网与发电机之间没有直接的电气联系,所以当并网点电压骤升后,发电机与机侧变流器不能直流感应到电网故障情况.因此,永磁直驱风电机组HVRT控制策略主要侧重于GSC和直流母线的电压与电流控制.忽略GSC输出端口滤波电感上的电压降,GSC输出电压与直流母线电压之间的关系可通过调制系数[30]表示,即 ...
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
Dynamics and small signal stability analysis of PMSG-based wind farm with an MMC-HVDC system
1
2020
... 随着风电场内风电机组数量增大,并网电压节点数量也随之增多,且电压节点之间的耦合程度呈几何级数增长,节点之间存在复杂的电-磁-力交互影响.一方面,风电场中不同位置的风电机组由于与公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)电气距离不同、瞬时输出功率不同,导致机端电压差异较大;另一方面,当发生HVRT时,不同位置风电机组的无功输出也呈现差异化,进一步影响机端电压分布.这些特性使得机端电压与单个风电机组无功输出呈现高度耦合特性,模型时变性强,导致风电场的暂态特性呈现出更大的速变性、复杂性、多态性和不确定性.此外,由于大型风电场通常位于远离负载中心的位置,所以系统的短路比例很低,外部电网的微弱干扰可能会导致风电场内部电压发生大范围波动,甚至导致大型风电机组级联跳闸[31].尤其是当电网发生电压骤变时,外部电压扰动和机组电压波动易造成整个风电机组群的电压连锁性波动,严重时造成风电场脱网,威胁整个系统的安全稳定运行[32].在这种复杂工况下,对于大规模集群化的风电场来说,风电场内部风速分布与波动更加复杂多变,且风电场模型维度高、耦合性强.当电网电压骤升后,由于故障穿越过程要求响应时间很短,而故障切除后有相对较长时间尺度的恢复过程,所以对于电网电压骤变后强耦合、强不确定性的大规模风电场,风电场和风电机组间的耦合特性对故障穿越和电压恢复过程的影响机理和演化过程更加复杂,故障工况下的电压控制应考虑多时间尺度内风电场及场内风电机组之间无功和有功的最优协调,以实现全局范围内电压的最优精确快速调节. ...
1
1994
... 随着风电场内风电机组数量增大,并网电压节点数量也随之增多,且电压节点之间的耦合程度呈几何级数增长,节点之间存在复杂的电-磁-力交互影响.一方面,风电场中不同位置的风电机组由于与公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)电气距离不同、瞬时输出功率不同,导致机端电压差异较大;另一方面,当发生HVRT时,不同位置风电机组的无功输出也呈现差异化,进一步影响机端电压分布.这些特性使得机端电压与单个风电机组无功输出呈现高度耦合特性,模型时变性强,导致风电场的暂态特性呈现出更大的速变性、复杂性、多态性和不确定性.此外,由于大型风电场通常位于远离负载中心的位置,所以系统的短路比例很低,外部电网的微弱干扰可能会导致风电场内部电压发生大范围波动,甚至导致大型风电机组级联跳闸[31].尤其是当电网发生电压骤变时,外部电压扰动和机组电压波动易造成整个风电机组群的电压连锁性波动,严重时造成风电场脱网,威胁整个系统的安全稳定运行[32].在这种复杂工况下,对于大规模集群化的风电场来说,风电场内部风速分布与波动更加复杂多变,且风电场模型维度高、耦合性强.当电网电压骤升后,由于故障穿越过程要求响应时间很短,而故障切除后有相对较长时间尺度的恢复过程,所以对于电网电压骤变后强耦合、强不确定性的大规模风电场,风电场和风电机组间的耦合特性对故障穿越和电压恢复过程的影响机理和演化过程更加复杂,故障工况下的电压控制应考虑多时间尺度内风电场及场内风电机组之间无功和有功的最优协调,以实现全局范围内电压的最优精确快速调节. ...
采用串联网侧变换器的双馈风电系统不对称高电压穿越控制研究
3
2016
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... [33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
Research on HVRT control of DFIG system based on series grid-side converter during asymmetrical grid voltage swell
3
2016
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... [33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
Improved ride-through control of DFIG during grid voltage swell
3
2015
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... -34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
非理想电网下双馈风力发电系统运行技术综述
1
2020
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
Review of operation technology of doubly-fed induction generator-based wind power system under nonideal grid conditions
1
2020
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
Low and high voltage ride-through of DFIG wind turbines using hybrid current controlled converters
3
2011
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... ]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
A series dynamic resistor-based converter protection scheme for doubly fed induction generator during various fault conditions
3
2010
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... ]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
Ride through of wind turbines with doubly fed induction generator under symmetrical voltage dips
2
2009
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... ]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
电网电压不对称骤升时双馈风力发电机定子磁链暂态全过程及控制策略研究
2
2019
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... ]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
Study on transient whole-process and control strategy of stator flux in doubly-fed induction generator with asymmetric voltage swell
2
2019
... 风电机组在HVRT过程中,DFIG的机侧会受到定子侧磁链变化的影响产生过电流,直驱风电机组由于网侧机侧解耦并不会受影响.采用虚拟阻抗或者电流控制等软件控制策略[33⇓⇓⇓⇓⇓-39]是当前提升风电机组HVRT能力的主要方式之一.增加虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]可以抑制转子过电流,降低DFIG的转子电流振荡,达到提升风电机组HVRT能力的效果.联合转子电流抑制和电网电压控制可以解决因撬棒保护装置频繁动作带来的转子侧变流器短接的难题[6].文献[25]中采用无源阻尼与转子侧换流器协调控制的方法来消除HVRT过程中DFIG转子电流和电磁转矩的冲击,同时抑制转子过电压.文献[36]中将一种基于向量形式的磁滞电流调节器用于降低DFIG的转子电流振荡,同时提升风电机组的故障穿越能力;文献[37]中采用串联动态电阻和Crowbar保护电路的协调控制策略来降低转子电压的波动,抑制大规模风电场中DFIG的过电流情况.文献[38]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
... ]中提出一种不考虑磁链和系统参数的反向电流跟踪控制策略,以加快HVRT过程中瞬变磁通量的衰减率.文献[39]中基于HVRT过程中DFIG的电磁关系提出一种无需磁链观测和系统参数的反向电流追踪控制策略,加快了暂态磁链的衰减速度,抑制了电磁转矩的脉动. ...
Mechanism analysis of the required rotor current and voltage for DFIG-based WTs to ride-through severe symmetrical grid faults
1
2018
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
Fault ride-through of a DFIG wind turbine using a dynamic voltage restorer during symmetrical and asymmetrical grid faults
2
2011
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
考虑变直流母线电压参考值的直驱风电机组高电压穿越控制策略
2
2022
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
High voltage ride-through control strategy for direct-drive wind turbines considering variable DC bus voltage reference value
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2022
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
永磁直驱风机基于虚拟同步技术的高、低电压连续故障穿越策略
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2022
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
High and low voltage continuous fault ride-through strategy based on virtual synchronization technology for permanent magnet direct drive fan
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2022
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
基于动态无功支撑的全功率变流风电机组高电压穿越改进控制
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2022
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
Improved control of high voltage ride through of full-power converter wind turbine based on dynamic reactive power support
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2022
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
基于转子无功电流动态调整的DFIG全过程高电压穿越策略
2
2022
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
Full-process high voltage ride-through strategy for doubly-fed induction generator based on dynamic adjustment of reactive current for rotor
2
2022
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
双馈风机并网系统高电压穿越控制策略稳定性分析
2
2022
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
Stability analysis of high voltage ride through control strategy for DFIG integrated system
2
2022
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
含超级电容储能的直驱永磁风电机组高电压穿越控制策略
2
2018
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
High voltage ride through control strategy of direct-drive permanent magnet wind turbine with super capacitor energy storage
2
2018
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
MPC-based DC-link voltage control for enhanced high-voltage ride-through of offshore DFIG wind turbine
2
2021
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
Adaptive fractional integral terminal sliding mode power control of UPFC in DFIG wind farm penetrated multimachine power system
2
2018
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
Transient control of DFIG-based wind power plants in compliance with the Australian grid code
1
2012
... 无论是双馈还是直驱风电机组,HVRT过程中都会有不平衡功率聚集在直流母线上,导致直流母线过电压,存在风电机组脱网的风险.因此HVRT过程中抑制直流母线过电压是提升风电机组HVRT能力的一个重要目标.有学者通过结合Chopper等保护电路与相应的控制策略[40-41]来调节高电压过程中产生的不平衡功率,抑制转子过电流或直流母线过电压,从而提升风电机组的HVRT能力.文献[42-43]中提出一种变直流母线电压参考值的直驱永磁风电机组HVRT策略,通过提高因受调制系数限制的GSC电压参考值的方式,增大GSC在HVRT时的可控范围,从而提高机组HVRT能力.文献[44-45]中提出一种动态无功电流补偿或与定子磁链微分补偿相结合的控制策略,可根据电网电压抬升情况进行分段优化,以支撑电网电压的快速恢复.文献[46]中通过构建双馈风电系统小信号模型的方式,来分析HVRT过程中系统的稳定性.在电力电子转换器直流母线两端连接额外的储能系统可以抑制HVRT过程中产生的不平衡功率,并防止直流母线过电压.文献[47]中提出利用超级电容储能系统吸收直流母线环节的不平衡功率,提高永磁直驱风电机组的HVRT能力.文献[48-49]中基于模型预测控制、滑膜控制等控制理论方法,提出基于模型预测控制与超级电容储能系统协调的DFIG控制策略,针对电网电压骤升的不同程度,通过协调控制风电机组和超级电容储能系统的有功输出,可以最大化利用风电机组自身提供的无功电流,实现直流母线过电压的有效抑制,保证风电机组的不间断安全稳定运行.文献[50]中提出一种基于RSC无功电流控制定子侧吸收无功功率的DFIG的HVRT方法. ...
新能源发电系统并网逆变器的高电压穿越控制策略
1
2015
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
High voltage ride-through control strategy of grid-connected inverter for renewable energy systems
1
2015
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
Mechanism analysis of the required rotor current and voltage for DFIG-based WTs to ride-through severe symmetrical grid faults
1
2018
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
大规模高压直流输电系统闭锁故障下送端风电场高电压穿越的控制策略
2
2018
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
A coordinated HVRT strategy of large-scale wind power transmitted with HVDC system
2
2018
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
MPC-based coordinated voltage regulation for distribution networks with distributed generation and energy storage system
2
2019
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
Robust model predictive rotor current control of a DFIG connected to a distorted and unbalanced grid driven by a direct matrix converter
3
2019
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
Predictive control for low-voltage ride-through enhancement of three-level-boost and NPC converter-based PMSG wind turbine
2
2014
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
Fault ride-through of a DFIG wind turbine using a dynamic voltage restorer during symmetrical and asymmetrical grid faults
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2011
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
Control of VSC-based STATCOM using conventional and direct-current vector control strategies
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2013
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
Application of SMES to enhance the dynamic performance of DFIG during voltage sag and swell
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2012
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
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2009
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
SMES用于双馈发电机故障穿越的研究
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2015
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
Application of SMES to improve fault voltage ride through capability of doubly fed induction generator
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2015
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
Improving power system stability in the presence of wind farms using STATCOM and predictive control strategy
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2018
... 文献[30]中提出一种考虑GSC电流运行边界的永磁直驱风电机组HVRT控制策略,利用可变运行因数定量地提供无功支撑,实现有效抑制直流母线过电压、保证风功率正常稳定输出的作用.文献[51-52]中提出GSC无功电流控制与正负序电流控制协调的HVRT控制策略,通过分析GSC的最大短路电流能力,建立电网电压骤升时GSC的可控区域,并提出考虑实际测量值的直流母线电压参考值的自适应调整算法.文献[53]中提出协调无功-电压和有功-电压卸载控制的DFIG高压穿越控制策略,考虑HVRT过程中无功最大利用率,通过减载控制有效抑制瞬态过电压.基于模型预测控制理论的电压故障穿越方法能够更精确地调节故障过程中电压的波动情况,文献[54⇓⇓-57]中提出基于模型预测控制协调有功无功的风电机组故障穿越控制方法,根据并网点电压与转子电流的解析关系,结合模型预测控制的滚动预测与反馈矫正,实现并网点电压波动的快速抑制.此外,近年来许多风电场或者场内风电机组都配备了无功补偿设备,如增加静止无功补偿器或动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]来消除HVRT过程中产生的不平衡功率,支撑电网电压快速恢复. ...
... Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
Tab.1 | 控制类别 | 控制方法 | 优点 | 缺点 |
| 机侧控制方法 | ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. | ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. | ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高. |
| 直流母线控制方法 | ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44⇓⇓⇓⇓-49]. | ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. | ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本. |
| 网侧控制方法 | ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54⇓⇓-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58⇓⇓⇓-62]等额外装置. | ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. | ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本. |
3 风电场HVRT控制方法随着风电场并网适应性规程规范[17⇓-19]的逐步完善和公布,大规模风电场复杂工况下的电压控制研究逐渐引起学者的广泛关注.与单台风电机组HVRT控制策略不同,风电场受到外部扰动或故障工况时内部风速分布与电压波动更加复杂多变,因此对于电网电压骤变后强耦合强不确定性的大规模风电场,其故障穿越和电压恢复过程的控制策略逻辑结构更加复杂,除了考虑单机在电网电压骤升工况下的影响因素之外,还应考虑风电场内不同风电机组之间的耦合特性对风电机组端电压的影响. ...
Coordinated voltage control of a wind farm based on model predictive control
2
2016
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
Adaptive Q-V scheme for the voltage control of a DFIG-based wind power plant
2
2016
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
Enhanced voltage control of VSC-HVDC-connected offshore wind farms based on model predictive control
2
2018
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
Coordinated droop control and adaptive model predictive control for enhancing HVRT and post-event recovery of large-scale wind farm
2
2021
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 分散式电压控制如下垂控制,是指通过使用本地测量而无需任何通信可以实现PCC处的电压和无功的本地控制.如文献[66]中针对大规模风电场集中式优化控制存在“维数灾难”导致计算时间长、无法快速响应电网电压骤升带来的脱网风险,创建基于多时间尺度自适应下垂的大规模风电场HVRT及故障后恢复阶段电压分散式优化控制方法,实现风电机组端故障电压的快速降低,攻克了故障工况下大规模风电场电压优化问题无法快速求解的技术难题.针对电网电压骤降时经MMC-HVDC连接的海上风电场直流母线过电压问题,有学者提出两阶段电压分散式控制策略[72],考虑海上减载效率和风电机组运行稳定性提出自适应电压升高控制策略,在保证风电机组不间断运行的同时快速降低直流母线过电压,提升故障后有功功率的恢复速率.分散式控制利用其本地通信的快速性和便捷性,在风电场故障穿越的短时间尺度内能够实现风电机组电压波动的快速响应,但无法实现风电场群全局最优运行的目标. ...
Hierarchical event-triggered MPC-based coordinated control for HVRT and voltage restoration of large-scale wind farm
2
2022
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 分级式控制策略结合了集中式与分布式控制的双重优势,可以实现风电机组无功的最优分配,同时降低中央控制器的计算负担.如文献[5]中考虑风电场群间及场群与系统间电压的交互影响规律,提出考虑风力发电机与变流器耦合动态特性的大规模风电场群电压双层优化控制策略.所提控制策略在风电场群发生电网电压骤降及其后由于无功功率未及时退出导致电网电压骤升的工况下,能够最大化风电机组无功输出,使得并网点电压和风电机组端电压能够成功穿越LVRT及其后的HVRT故障.针对大规模风电场HVRT和事件后电压恢复过程中采用时间触发导致风电场中央控制器计算负担繁重的问题,有学者提出一种基于事件触发模型预测控制的风电场分级分布式电压协调优化方法[67],在快速抑制风电机组端过电压和缩短故障后电压恢复时间的同时实现局部最优,并显著降低风电场中央控制器的计算负担.针对经VSC-HVDC并网的海上风电场在外部扰动及通信故障下风电场电压波动的问题,有学者提出基于交替方向乘子法的风电场分级分布式电压优化控制方法[74],在快速响应风电场电压波动的同时降低了风电场集中控制器的计算负担.上述文献表明,在电网电压骤升的工况下,采用分级分布式的电压控制方法既可以在故障穿越过程中快速响应电压的波动,又可以在故障后电压恢复阶段实现无功的近似全局最优分布,对于提升大规模风电场的电压抗扰动能力效果明显. ...
海上风电柔直并网系统调频控制综述
2
2021
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
Overview of frequency modulation control of offshore wind power flexible straight and grid-connected systems
2
2021
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
海上风电柔直并网系统主动能量控制与交流耗能装置协同策略
2
2022
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
Synergistic strategy of active energy control and AC energy-consuming devices of offshore wind power flexible and direct grid-connected systems
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2022
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
机组协同-分布卸荷的风电场-柔直并网系统故障穿越方法
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2021
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
Fault ride-through method of flexible HVDC transmission system for wind farm integration based on coordination of wind turbines and distributed braking resistors
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2021
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
基于谐波注入信息传递的海上风电柔直并网故障穿越方法
2
2021
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
Fault ride-through method based on information transmission by harmonic injection for flexible DC integration of offshore wind power
2
2021
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
Enhanced FRT and postfault recovery control for MMC-HVDC connected offshore wind farms
2
2020
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 分散式电压控制如下垂控制,是指通过使用本地测量而无需任何通信可以实现PCC处的电压和无功的本地控制.如文献[66]中针对大规模风电场集中式优化控制存在“维数灾难”导致计算时间长、无法快速响应电网电压骤升带来的脱网风险,创建基于多时间尺度自适应下垂的大规模风电场HVRT及故障后恢复阶段电压分散式优化控制方法,实现风电机组端故障电压的快速降低,攻克了故障工况下大规模风电场电压优化问题无法快速求解的技术难题.针对电网电压骤降时经MMC-HVDC连接的海上风电场直流母线过电压问题,有学者提出两阶段电压分散式控制策略[72],考虑海上减载效率和风电机组运行稳定性提出自适应电压升高控制策略,在保证风电机组不间断运行的同时快速降低直流母线过电压,提升故障后有功功率的恢复速率.分散式控制利用其本地通信的快速性和便捷性,在风电场故障穿越的短时间尺度内能够实现风电机组电压波动的快速响应,但无法实现风电场群全局最优运行的目标. ...
Retirement-driven dynamic VAR planning for voltage stability enhancement of power systems with high-level wind power
2
2018
... Characteristic comparison of different HVRT and voltage recovery control schemes of wind farms
Tab.2 | 控制方式 | 优点 | 缺点 |
| 集中式控制[55,58 -59,61,63 -64] | 要求获取风电场内所有风电机组的具体信息,中央控制器执行优化计算,然后将功率给定值下发给风电机组.可与电网联动,实现特定的优化目标. | 需要获取风电场内所有电机组信息,中央控制器的计算负担重,系统可靠性和灵活性低. |
| 分散式控制[65⇓⇓⇓-69] | 风电机组由本地控制独立调节,无需与中央控制器通信,在HVRT过程中可以快速抑制风电机组波动. | 与电网互动能力不足,支撑电网及提供辅助能力弱,无法实现风电场群的全局最优运行. |
| 分级(分层)分布式控制[70⇓⇓-73] | 计算任务由中央控制器和风电机组控制器共同分担,需要中央控制器协调所有风电机组控制器,计算负担有效降低. | 只能针对某些特定的问题结构进行处理. |
3.1 集中式控制方法集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
... 集中式电压控制功能的风电场无功要求根据PCC的状态计算得出,可以由中央控制器分配给风电场中的所有风电机组来调节电压偏差.如文献[63]中针对全功率风电机组组成的大规模风电场无功电压最优控制问题,提出基于模型预测控制的大规模风电场电压集中式控制方法,将其应用于连接风电场的北欧32节点系统三相短路故障工况,保证低电压穿越过程中PCC端、中压母线端和风电机组端的电压在0.2 s内恢复到正常允许范围内.文献[65]中考虑风电场运行在正常模式和矫正模式两种工况,当中压母线实际电压与额定电压偏差超过一定范围时,启动所提出的电压矫正模式控制策略,通过协调大规模海上风电场的动态无功补偿设备和风电机组的无功输出,使风电机组在大扰动工况或故障穿越过程能够快速响应电压的波动.文献[64]中提出一种自适应无功功率控制交流母线电压的策略,在电网电压发生故障后,使具有较大无功功率的DFIG注入更多无功电流,保证电压快速恢复.针对HVDC直流双极闭锁造成的电压骤升问题,有学者提出一种协调有功与无功的DFIG高压穿越控制策略[25,59],通过考虑故障过程中有功减载来增大风电机组的无功调节范围,从而有效抑制直流闭锁导致的暂态过电压.针对风电高比例渗透的电力系统电压稳定性问题,有学者提出动态最优无功分配的方法[73]来保证风电场在电网电压骤变工况下风电机组端电压的正常运行.上述电网电压骤升故障工况下风电场的集中式电压控制方法,既考虑了单台风电机组在电网电压骤升工况下的动态暂态特性,同时考虑风电场层面不同风电机组在不同时间尺度范围内电压与无功以及有功的最优协调控制,针对故障过程的暂态特性,在不同的控制方式之间切换旨在提升风电机组在故障穿越过程响应电压波动的能力,降低风电机组端过电压,保证风电机组能够不脱网持续运行. ...
Adaptive droop-based hierarchical optimal voltage control scheme for VSC-HVdc connected offshore wind farm
1
2021
... 分级式控制策略结合了集中式与分布式控制的双重优势,可以实现风电机组无功的最优分配,同时降低中央控制器的计算负担.如文献[5]中考虑风电场群间及场群与系统间电压的交互影响规律,提出考虑风力发电机与变流器耦合动态特性的大规模风电场群电压双层优化控制策略.所提控制策略在风电场群发生电网电压骤降及其后由于无功功率未及时退出导致电网电压骤升的工况下,能够最大化风电机组无功输出,使得并网点电压和风电机组端电压能够成功穿越LVRT及其后的HVRT故障.针对大规模风电场HVRT和事件后电压恢复过程中采用时间触发导致风电场中央控制器计算负担繁重的问题,有学者提出一种基于事件触发模型预测控制的风电场分级分布式电压协调优化方法[67],在快速抑制风电机组端过电压和缩短故障后电压恢复时间的同时实现局部最优,并显著降低风电场中央控制器的计算负担.针对经VSC-HVDC并网的海上风电场在外部扰动及通信故障下风电场电压波动的问题,有学者提出基于交替方向乘子法的风电场分级分布式电压优化控制方法[74],在快速响应风电场电压波动的同时降低了风电场集中控制器的计算负担.上述文献表明,在电网电压骤升的工况下,采用分级分布式的电压控制方法既可以在故障穿越过程中快速响应电压的波动,又可以在故障后电压恢复阶段实现无功的近似全局最优分布,对于提升大规模风电场的电压抗扰动能力效果明显. ...
双馈风电场经柔直并网系统交互作用分析
1
2021
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
Interaction analysis of DFIG-based wind farm integrated to grid through VSC-HVDC system
1
2021
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
海上风电-柔直并网系统自同步电压源控制与电网故障穿越
1
2022
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
Self-synchronous voltage source control of offshore wind power-flexible direct grid-connected system and fault ride-through of power grid
1
2022
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
Active energy control for enhancing AC fault ride-through capability of MMC-HVDC connected with offshore wind farms
1
2023
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
大规模海上风电接入电网关键技术与技术标准的研究及应用
1
2022
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
Research and application of key technologies and technical standards for large-scale offshore wind power access to power grid
1
2022
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
海上风电经柔性直流并网技术标准对比分析
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2022
... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
Comparative analysis of technical standards for offshore wind power via VSC-HVDC
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... 由于海上风电场一般通过柔性直流输电系统[68-69,75]并入岸上电网系统,当并网点电压骤升后,柔直系统的电气隔离作用使得电压波动不会直接影响风电场内部风电机组端电压的分布,所以所采用的控制策略与陆上风电场侧重点不同.有学者针对海上风电柔直并网系统在低电压穿越过程中的直流电压稳定与系统功角稳定问题,提出考虑自同步电压源控制模型[76]、考虑故障过程中主动能量分配原则[77]、机组协同-分布卸荷协调控制[70]及考虑谐波注入信息传递的海上风电并网故障穿越方法[71],以确保柔直直流电压在正常允许范围内或提升通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能;针对DFIG组成的大规模风电场故障穿越能力提升问题,有学者将超导磁储能系统通过变压器连接到PCC点,建立超导磁储能系统的三阶相量模型,通过超导磁储能系统与风电机组无功支撑的动态协调,降低电网电压浪涌时直流母线电压的振荡和超调量,提高风电场的HVRT能力和动态响应速度[61].目前我国针对海上风力发电低电压穿越要求较为完整,但是HVRT标准主要面向单台风力发电机组[78-79],对于海上风电场HVRT特性及其与所并电网的交互影响研究较少;同时,目前执行的海上风电经柔性直流并网相关标准是否适应这些新型电力系统安全运行的新要求,亟需进一步探究. ...
