雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)串電阻低電壓穿越控制研究.pdf

1、能源危機和環(huán)境污染，加大了人類對可再生能源的需求，近年來風力發(fā)電技術作為主流新能源之一獲得了突飛猛進的發(fā)展。隨著風電機組容量的日益增大以及風電滲透率的不斷提高，風電與電網之間的相互影響引起了廣泛的重視。DFIG作為當前兩大主流機型之一，因其結構原因在電網電壓出現跌落故障時，會出現轉子過電流和過電壓、直流母線電壓波動等問題，嚴重時風機的解列還可能造成電網的大面積癱瘓。因此，電網故障條件下保證雙饋風電機組的不脫網運行成為新的研究熱點。本文以

2、電網電壓跌落條件下的雙饋風電系統(tǒng)為研究對象，設計了外接保護裝置和優(yōu)化DFIG勵磁策略的低電壓穿越方案，并通過仿真和實驗對方案的可行性進行了驗證。
　　首先，基于PSCAD/EMTDC軟件搭建了雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的數學模型，并在此基礎上分析了雙饋感應發(fā)電機的工作原理及其矢量控制策略。之后，對電網電壓嚴重跌落情況下雙饋感應電機的電磁暫態(tài)特性進行了理論的分析和仿真驗證。
　　其次，提出了一種適用寬功率因數范圍的串接連續(xù)可調電阻的硬件

3、保護方案。設計的保護裝置采用三單相結構，串接在風機升壓變壓器高壓側和匯流母線之間，每相裝置均由功率二極管構成的不控整流電路及并聯IGBT的電阻共同組成?？紤]電網故障初始時引起的暫態(tài)現象最為嚴重，采用全幅值補償策略計算等效電阻初值，保證了電網電壓跌落時刻機端電壓的穩(wěn)定。同時設計了低功率因數優(yōu)化控制策略，提升了保護裝置在低功率因數工作環(huán)境的穩(wěn)壓效果。
　　然后，提出了基于滑模定子磁鏈觀測器的滅磁控制策略。采用滑模磁鏈觀測器對DFIG定

4、子磁鏈進行跟蹤，將觀測到的磁鏈與其經50Hz帶通濾波器后得到的交流分量作差，獲取定子磁鏈的直流分量。之后，控制機側變流器勵磁電流，使之建立與磁鏈直流分量反向的漏磁場，加速了暫態(tài)直流分量的衰減。對滅磁控制策略的仿真結果驗證了該方案的有效性。
　　最后，搭建了包含小型風電系統(tǒng)網側變換器和電阻保護裝置的實驗平臺，進行了電網電壓跌落故障的低電壓穿越實驗研究。串接電阻的低電壓穿越保護裝置采用DSP2812作為主控芯片，調節(jié)PWM占空比，實現