雙饋型風電機組LVRT增強控制算法研究.pdf

1、作為一種可再生的綠色能源，風能因其巨大的開發(fā)潛能而備受重視。在目前廣泛應用的變速恒頻風電機組中，雙饋型風電機組因其變流拓撲具有較高的性價比以及成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，具有成本低、控制靈活的優(yōu)點，已成為風電機組尤其是兆瓦級大功率風力發(fā)電機的主導機型。然而，雙饋電機(DFIG)由于其定子直接與電網(wǎng)相耦合，電網(wǎng)故障將引起定子磁鏈暫態(tài)，并會在轉子側產(chǎn)生電壓和電流沖擊。目前應用廣泛的傳統(tǒng)基于Crowbar的低電壓穿越(LVRT)解決方案不僅沒能充分利用變流

2、器對DFIG的控制靈活性，而且也難以較好地適應當今不斷提升的并網(wǎng)要求。為此，立足于軟件控制角度的方案近年來有了較多的研究，其中較具代表性的是暫態(tài)磁鏈控制算法，但常規(guī)基于滅磁控制的暫態(tài)補償策略多依賴于磁鏈觀測技術，不僅算法較為復雜而且對電機參數(shù)具有較強的依賴性。本文首先建立了DFIG在不同坐標系下的一般數(shù)學模型，并以此為基礎，對雙饋型風電機組的矢量控制及電網(wǎng)電壓故障時DFIG定、轉子側電磁暫態(tài)過程進行了深入的分析與研究，并依據(jù)DFIG系統(tǒng)

3、動態(tài)響應特性，在對常規(guī)滅磁控制基本原理進行了深入的研究與討論的基礎上，進一步提出了基于虛擬電感暫態(tài)自滅磁算法的LVRT控制策略，該策略不僅能夠較好地抑制轉子暫態(tài)電壓沖擊，最大限度地拓展可穿越的故障范圍，充分發(fā)揮DFIG的控制靈活性，而且無需暫態(tài)磁鏈觀測，簡化了算法，具有較好的快速性和魯棒性。并且，本文在對SEF-DFIG控制系統(tǒng)進行了相應的分析可研究，并在此基礎上，發(fā)現(xiàn)如果能夠在LVRT過程中將網(wǎng)側變流器暫態(tài)柔性切換至轉子側與轉子側變流

4、器并聯(lián)驅動，共同承擔LVRT過程中DFIG所需暫態(tài)轉子電流，拓展控制變流器的容量，再配以虛擬電感暫態(tài)自滅磁方案原則上能夠實現(xiàn)雙饋電機全范圍穿越的可控性，實現(xiàn)無撬棒穿越，能夠較好地提升雙饋型風力發(fā)電機的電網(wǎng)友好性。最后，在基于實驗室雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)模擬平臺的條件下，對矢量控制下DFIG系統(tǒng)進行了相關實驗研究，并且以此為基礎展開了對本文所提出的基于虛擬電感暫態(tài)自滅磁算法的LVRT控制策略的和轉子變流器控制直流側電壓(SEF-DFIG)系統(tǒng)控