基于雙饋風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)電系統(tǒng)高電壓脫網(wǎng)問題研究.pdf

1、近年來，并網(wǎng)風(fēng)電場的故障生存性問題得到了國內(nèi)外政府及學(xué)術(shù)機構(gòu)的廣泛關(guān)注。國內(nèi)外學(xué)者針對風(fēng)電場低電壓穿越能力的提高已經(jīng)進行了充分研究，實踐證明，經(jīng)過低電壓穿越能力改造的風(fēng)電場的脫網(wǎng)事故發(fā)生概率大大被降低。與此相比，關(guān)于風(fēng)電場高電壓穿越的研究并不充分，風(fēng)電場由于高電壓脫網(wǎng)的事故仍時有發(fā)生，故高電壓脫網(wǎng)問題是目前風(fēng)電場生存性面臨的主要問題；因此，為了進一步增強風(fēng)電場的故障穿越能力，對風(fēng)電場高電壓脫網(wǎng)問題的研究十分必要。本文即分別從增強風(fēng)電機組

2、高電壓穿越能力，以及改進場內(nèi)無功-電壓控制策略兩方面入手，意圖解決風(fēng)電場高電壓脫網(wǎng)問題。
　　本文首先介紹了雙饋風(fēng)電機組的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，建立了其在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并分析了網(wǎng)側(cè)及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制系統(tǒng)，指出雙饋機組可以實現(xiàn)四象限運行，應(yīng)該充分發(fā)揮其無功調(diào)節(jié)能力，使其在故障期間對電網(wǎng)提供無功支撐。
　　本文針對雙饋風(fēng)電機組高電壓穿越能力不足的問題，在量化其網(wǎng)側(cè)變流器與定子側(cè)的無功功率輸出能力的基礎(chǔ)上，提出了一種

3、與電網(wǎng)電壓相適應(yīng)的考慮雙饋風(fēng)機動態(tài)無功支撐能力的HVRT策略，即輕度電壓驟升故障時利用無功支撐實現(xiàn)穿越、深度電壓驟升故障時結(jié)合硬件保護裝置投入實現(xiàn)穿越，并通過PSCAD/EMTDC仿真驗證了其有效性；此HVRT策略可以在現(xiàn)有雙饋機組硬件條件下，充分發(fā)揮雙饋機組的動態(tài)無功調(diào)節(jié)能力，顯著提高其在電網(wǎng)電壓驟升期間的生存性，減少DC chopper及 Crowbar電路的投入，從而延長風(fēng)電功率的可控時間，使其在高電壓故障期間向電網(wǎng)提供無功支撐。

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　　另外本文針對風(fēng)電場中無功補償設(shè)備動態(tài)響應(yīng)能力不足帶來的高電壓脫網(wǎng)現(xiàn)象，將典型的風(fēng)電場脫網(wǎng)事故鏈進行復(fù)現(xiàn)，深入展現(xiàn)風(fēng)電場電壓無功問題的演化機理，在此基礎(chǔ)上對STACOM裝置的控制方式進行改進，并提出基于AVC系統(tǒng)預(yù)測的主動式STACOM電壓調(diào)整策略，此策略通過引入延時閉鎖的旁路控制模塊，使故障切除瞬間STACOM的控制疊加一個反向無功補償信號，從而避免故障切除后的過補償帶來的高電壓問題；最后在EMTDC/PSCAD中搭建的風(fēng)電