直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障穿越控制策略研究.pdf

1、隨著風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模和風(fēng)機(jī)單機(jī)容量越來(lái)越大，風(fēng)電接入后對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響也日益突出。電網(wǎng)規(guī)程要求風(fēng)電機(jī)組具有電網(wǎng)故障穿越能力。直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組通過(guò)全功率變流裝置接入電網(wǎng)，一般認(rèn)為全功率變換器將電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)組解耦，對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)的適應(yīng)性好，相比雙饋結(jié)構(gòu)更易穿越電網(wǎng)故障，具有較好的應(yīng)用前景。直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)故障下運(yùn)行仍然會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題，特別是在不對(duì)稱(chēng)故障情況下，存在較多問(wèn)題亟待解決。并網(wǎng)變流器同步信號(hào)的提取是直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提，本文將對(duì)準(zhǔn)

2、確提取電網(wǎng)同步信號(hào)的方法，以及直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的故障穿越控制策略開(kāi)展研究工作。
　　在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱(chēng)和含有諧波的情況下，直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組中網(wǎng)側(cè)換流器的控制需要提取電網(wǎng)電壓的同步信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)正負(fù)序分離。在電網(wǎng)電壓畸變的情況下，現(xiàn)有提取同步信號(hào)和正負(fù)序分量的方法都受到諧波的干擾，本文提出一種基于解耦多同步參考坐標(biāo)系的同步信號(hào)檢測(cè)方法（DMRSF-PLL），該方法通過(guò)在正負(fù)序dq軸系以及低次諧波的dq軸系分解，實(shí)現(xiàn)了多軸系dq分量的解耦，可以在

3、電網(wǎng)電壓不對(duì)稱(chēng)和含有諧波分量的情況下，快速提取出電網(wǎng)電壓的頻率和相位信息，同時(shí)還可得到正負(fù)序分量的dq軸變換結(jié)果。仿真結(jié)果表明提出的方法在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱(chēng)、頻率變化和含有多次諧波情況下均具有很好的同步效果。將該方法應(yīng)用到直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明該方法能消除電網(wǎng)電壓諧波對(duì)輸出電流的影響。
　　根據(jù)電網(wǎng)故障特征，本論文首先分析了直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組（以永磁同步發(fā)電機(jī)組PMSG為參考）在故障運(yùn)行條件下的功率關(guān)系，根據(jù)分析結(jié)

4、果將電網(wǎng)故障情況下機(jī)組實(shí)現(xiàn)故障穿越所面臨的問(wèn)題總結(jié)為由電網(wǎng)電壓正序分量有效值下降帶來(lái)的“有功不平衡”和電網(wǎng)電壓負(fù)序分量帶來(lái)的“功率波動(dòng)”兩類(lèi)問(wèn)題。依據(jù)所總結(jié)的這兩類(lèi)問(wèn)題，對(duì)目前直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障穿越方法進(jìn)行了總結(jié)，分析了不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的故障穿越控制仍然需要研究解決的問(wèn)題。
　　根據(jù)直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組在不對(duì)稱(chēng)故障情況下產(chǎn)生的網(wǎng)側(cè)負(fù)序電流和直流母線電壓波動(dòng)的問(wèn)題，本文提出了一種PMSG機(jī)組的控制策略，該控制策略

5、可消除網(wǎng)側(cè)變換器并網(wǎng)電流的負(fù)序分量和抑制直流母線電容電壓的二倍工頻波動(dòng)。在網(wǎng)側(cè)換流器的控制中采用電網(wǎng)負(fù)序電壓前饋的方法來(lái)消除并網(wǎng)電流負(fù)序分量；在機(jī)側(cè)變換器的控制中提出了一種新的發(fā)電機(jī)電磁功率跟蹤控制思想，使發(fā)電機(jī)的輸出功率跟蹤網(wǎng)側(cè)變換器的輸出功率，抑制了不對(duì)稱(chēng)故障情況下直流母線電壓的二倍工頻紋波和限制直流側(cè)電壓上升，提高了不對(duì)稱(chēng)故障穿越能力。通過(guò)仿真分析，驗(yàn)證了故障各種工況下文中提出的控制方法的有效性。
　　本文設(shè)計(jì)了數(shù)字控制三相