双馈感应风力发电机组电网故障穿越技术研究

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随着风电机组容量的不断壮大,风电系统对电网并网有越来越高的要求。而近年发生的多起风机脱网事件,暴露了风机不具备低电压穿越能力(LVRT)是引发风力发电系统脱网事故的重要原因。为了使风力发电能得到大规模的应用,当电网在一定范围内发生故障时,要求风力发电机能向电网提供无功功率,直到系统恢复,电网正常工作,即要求风电机组具有低电压穿越能力。而目前大部分故障都是不对称电网故障,因此研究DFIG在不对称电网故障下的控制是非常必要的。  本文以双馈型风力发电机组为研究对象。对DFIG中网侧,转子侧变换器的数学模型进行了分析。讨论了DFIG能量流动关系,进一步分析了电网故障对DFIG的影响。提出了在电网故障下DFIG的解耦控制策略,实现对有功,无功功率的控制。  在不平衡电网故障下对DFIG建模与控制进行了研究。得到网侧,转子侧变换器在不平衡电网故障下的模型。建立了基于双dq,PI电流控制器下网侧变换器,转子侧变换器控制系统。而针对双dq,PI电流控制器中二倍频陷波器中牵涉到时间延迟,在暂态条件下系统不能实现准确地解耦这一缺点,提出了网侧,转子侧变换器主辅电流控制系统。对在发生不平衡电网故障期间,网侧和转子侧变换器的功率进行了分析。提出在网侧变换器中采取抑制负序电流的策略,转子侧变换器中采取抑制电磁转矩产生脉动的策略。最后通过对网侧,转子侧变换器电压跌落至75%,50%,15%分别进行仿真。验证了电网在发生小值跌落时,这两种控制策略是可行的。  在电网发生小值跌落时,依靠改进控制策略能实现DFIG的低电压穿越。而当电网出现严重故障时,仅依靠改进控制策略是不行的,要采用增加硬件电路的方法,即Crowbar电路。分析了几种常见的Crowbar电路原理。  最后在MATLAB/Simulink上建立了 DFIG的仿真模型,分别对电网发生单相对地短路故障,两相对地短路故障是否采用Crowbar电路进行了仿真,仿真结果表明当没有采用Crowbar电路时,系统将有较大的波动,而在转子侧串入Crowbar保护电路后,能保护变换器,实现DFIG的LVRT。
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