基于感應電動勢動態(tài)前饋補償方案的雙饋電機低電壓穿越研究.pdf

1、隨著能源危機與環(huán)境問題日益嚴峻，可持續(xù)發(fā)展的清潔能源備受關注。風能作為當今最具規(guī)?；_發(fā)潛力和商業(yè)化應用前景的新能源，相關產(chǎn)業(yè)迅速崛起。近十年，風電機組裝機容量在電力系統(tǒng)所占比例不斷攀升，風電場的安全穩(wěn)定運行至關重要，各國紛紛對風電場并網(wǎng)提出相應的規(guī)范。電網(wǎng)故障時低電壓穿越能力就是對風電機組的重要要求之一。雙饋感應發(fā)電機以其變頻器容量小，有功、無功可以獨立解耦控制等優(yōu)勢成為風電機組的主流機型，然而雙饋機組定子側與電網(wǎng)直接相連，受電網(wǎng)故障

2、影響大，因此提高雙饋電機的低電壓穿越能力具有重要意義，也一度成為研究熱點?，F(xiàn)有的低電壓穿越技術主要分為增加硬件電路和改進勵磁控制策略兩種。改進勵磁控制策略以不增加硬件為優(yōu)勢，在故障期間對暫態(tài)過程進行一定控制，以減小轉子輸出電流和轉矩脈動。針對有限的轉子變流器容量，通過改進轉子電流指令抵消暫態(tài)過程磁鏈的直流、負序分量，從而降低勵磁電壓需求，滿足轉子側容量約束，以度過故障期的勵磁控制策略，在低電壓穿越技術研究中備受青睞。
　　然而若控

3、制器跟蹤能力不夠，改進勵磁策略的控制效果將無法實現(xiàn)。本文針對大功率風電機組改進勵磁控制策略的實現(xiàn)為研究內容。首先分析雙饋電機的暫態(tài)過程和引起轉子側變流器過壓過流的根本原因。隨后對典型勵磁控制策略進行研究，分析得到有利于實現(xiàn)低電壓穿越的勵磁控制實質上均以控制轉子電流為目標，轉子電流指令為消除跌落過程磁鏈中的直流、負序分量，在 dq旋轉坐標系下存在工頻和二倍頻交流分量。傳統(tǒng) PI調節(jié)器面對轉子電流指令與感應電動勢擾動項在暫態(tài)過程中存在交流分

4、量，大功率風電機組開關頻率低，提高帶寬能力受限等情況，電流環(huán)的跟蹤和抗擾動能力都無法滿足要求。本文基于典型改進電流指令勵磁控制策略的暫態(tài)特性分析，得到感應電動勢與轉子電流指令存在一定關系，提出一種感應電動勢動態(tài)前饋補償方案，提高對轉子電流指令交流分量的跟蹤能力和對感應電動勢交流分量的抗擾動能力，并給出動態(tài)前饋系數(shù)的設計過程。
　　本文選取典型的兩種勵磁控制策略，在大功率風機系統(tǒng)下仿真和小功率風機平臺下實驗，驗證了感應電動勢動態(tài)前饋