變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)故障穿越技術(shù)研究.pdf

1、雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)具有良好的控制性能和經(jīng)濟性，在風力發(fā)電中得到了廣泛的應(yīng)用。同時，由于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中定子直接連接電網(wǎng)，使得雙饋感應(yīng)發(fā)電機(DFIG)易受電網(wǎng)電壓跌落影響，在電網(wǎng)故障過程中轉(zhuǎn)子側(cè)產(chǎn)生過電壓和過電流，造成雙饋風力發(fā)電機脫網(wǎng)運行。而隨著風力發(fā)電容量在電力系統(tǒng)中的比例日益增高，風電場并網(wǎng)規(guī)范要求風力發(fā)電機能夠在電網(wǎng)故障情況下實現(xiàn)低電壓穿越，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。因此，研究如何提高DFIG風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越能力是一項緊迫而又有

2、挑戰(zhàn)性的課題。本文主要針對這一課題進行相關(guān)研究。
　　本文對DFIG的運行與控制進行了研究。建立了DFIG以及背靠背變換器的數(shù)學模型;利用該模型，在分析了DFIG有功功率、無功功率解耦控制及轉(zhuǎn)子側(cè)電流控制的基礎(chǔ)上建立了定子電壓定向坐標系下DFIG矢量控制策略;分析了矢量控制下DFIG的欠阻尼特性，這種欠阻尼特性使得DFIG在電網(wǎng)故障過程中產(chǎn)生欠阻尼震蕩，為DFIG的在低電壓運行分析提供理論基礎(chǔ)。
　　電網(wǎng)故障后DFIG脫網(wǎng)運

3、行的主要原因是轉(zhuǎn)予側(cè)過電流和變換器直流側(cè)過電壓。為了深入理解電網(wǎng)故障后DFIG電磁暫態(tài)過程，本文詳盡地分析了電網(wǎng)故障過程中定子磁鏈特性。針對不平衡電網(wǎng)故障過程中DFIG定予磁鏈負序分量對轉(zhuǎn)了側(cè)的沖擊，本文提出了一種基于反電動勢負序分量抑制的DFIG低電壓穿越方案，通過對轉(zhuǎn)子電壓控制中反電動勢負序分量的抑制，減小故障對轉(zhuǎn)子側(cè)沖擊，減小直流側(cè)電壓波動。
　　風電場低電壓穿越的一個重要要求是動態(tài)無功功率支撐。傳統(tǒng)無功補償方案投切能力差，

4、不能提供動態(tài)無功功率。本文提出了一種基于超級電容器儲能的DFIG低電壓穿越方案，該方案在電網(wǎng)故障過程中，網(wǎng)側(cè)變換器向電網(wǎng)提供動態(tài)無功支撐，超級電容器穩(wěn)定直流側(cè)電壓。建立了網(wǎng)側(cè)變換器、雙向DC-DC變換器的協(xié)調(diào)控制策略，實現(xiàn)在電網(wǎng)故障過程中直流側(cè)電壓的穩(wěn)定和對電網(wǎng)的動態(tài)無功支撐。
　　為了驗證本文提出的DFIG低電壓穿越控制策略的有效性，在實驗室搭建了DFIG系統(tǒng)和超級電容器儲能系統(tǒng)的物理實驗?zāi)Ｐ?。對DFIG的運行控制進行了實驗室模