電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越控制策略研究.pdf

1、隨著能源的缺乏、環(huán)境的污染，風(fēng)電等潔凈、可再生能源電能大規(guī)模并網(wǎng)將成為一種發(fā)展趨勢(shì)，但是風(fēng)電出力的時(shí)變特性、電網(wǎng)事故的頻繁性、風(fēng)電脫網(wǎng)等嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。極具有挑戰(zhàn)性的要求是在外部電網(wǎng)故障下，雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)(doubly fed induction generator,DFIG)應(yīng)保持不脫網(wǎng)運(yùn)行，不斷向電力系統(tǒng)供電，幫助電網(wǎng)能夠及時(shí)從故障中恢復(fù)，并具有一定的無功和電壓控制能力。因此，在電網(wǎng)故障下開展DFIG低電壓穿越(lo

2、w voltage ride through,LVRT)能力的控制策略研究，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文研究重點(diǎn)如下：
　　(1)針對(duì)電網(wǎng)嚴(yán)重故障，通過引入Crowbar保護(hù)電路來實(shí)現(xiàn)LVRT。為防止Crowbar電路投入時(shí)間過長，導(dǎo)致機(jī)組機(jī)電暫態(tài)過程紊亂，進(jìn)而引起風(fēng)電機(jī)組超速而脫網(wǎng)，本文設(shè)計(jì)了一種Crowbar主動(dòng)動(dòng)作和退出判據(jù)。通過仿真分析了不同Crowbar阻值對(duì)DFIG的LVRT能力的影響，結(jié)果表明在合理的Cro

3、wbar阻值范圍內(nèi)，Crowbar阻值越大，越有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，更好實(shí)現(xiàn)機(jī)組故障穿越運(yùn)行。
　　(2)當(dāng)DFIG并網(wǎng)處發(fā)生短路故障時(shí)，基于傳統(tǒng)Crowbar技術(shù)的DFIG低電壓穿越能力較低，須從電網(wǎng)吸收大量的無功功率，機(jī)端電壓難以恢復(fù)。針對(duì)這一技術(shù)弊端，提出一種改進(jìn)的綜合控制策略。首先在原有Crowbar技術(shù)的基礎(chǔ)上引入直流卸荷電路(DC-Chopper)，在故障時(shí)能夠抑制直流母線過電壓和轉(zhuǎn)子側(cè)過電流，其次在轉(zhuǎn)子側(cè)變換器引入一個(gè)定

4、子勵(lì)磁電流的微分補(bǔ)償項(xiàng)控制，以提升機(jī)組系統(tǒng)軸系機(jī)械應(yīng)力。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，改進(jìn)的網(wǎng)側(cè)變換器控制策略可將正常運(yùn)行模式切換到無功支撐模式，從而補(bǔ)償系統(tǒng)所需無功并為電網(wǎng)提供部分的無功功率。仿真結(jié)果表明，在不同電壓跌落程度下，提出的控制策略均能提高DFIG的低電壓穿越能力。
　　(3)針對(duì)某個(gè)風(fēng)電場(chǎng)故障對(duì)相鄰風(fēng)電場(chǎng)無功功率和電壓跌落產(chǎn)生影響，本文考慮到風(fēng)電場(chǎng)有功、無功出力較大，Crowbar電路連鎖投入會(huì)從電網(wǎng)吸收更多無功功率。本文加