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当今,风电产业在世界范围内的开发利用依然保持迅猛态势。风力发电系统中,双馈异步风力发电机(DFIG)由于其柔性并网、功率动态跟踪、成本低等诸多优点,成为目前最受青睐的风电系统结构形式。但由于其定子经由变压器直接并网,使得DFIG对于网侧故障十分敏感、且控制能力弱。为满足现代电网规范对风机的故障穿越要求,深入分析并改进DFIG低电压穿越控制策略尤为关键。
针对电网对称故障期间转子电流过冲而现有软件控制策略无法直接快速抑制故障过电流的问题,提出一种基于定子电流微分前馈控制的风机低电压穿越复合控制方法。理论分析定子电流微分与转子暂态感应电动势关联关系的基础上,利用前馈控制的跟踪精度及响应速度上的优势,将可观测的定子电流微分所获取的造成转子电流冲击的干扰量,经前馈控制器直接引入到转子侧变流器的控制电压参考值端,以快速抵消转子暂态感应电动势。前馈控制的快速响应配合反馈控制的精准无静差特性,共同构成复合控制系统,达到快速抑制转子过电流的目的。仿真结果表明,所提出的复合控制穿越方案无需繁琐的观测技术,最大程度的起到抵消转子暂态感应电动势、抑制转子过流的作用,有效扩展了机组的可穿越故障范围。
针对电网不对称故障时,考虑到系统中存在的负序分量在同步速旋转坐标系中表现二倍频交流成分而单正转同步速旋转坐标系下的PI控制器无法对其实行有效控制的问题,本文首先采用一种快速的正、负序分解算法滤取正、负序分量。在此基础上,建立不对称故障下DFIG的动态模型并采用基于正、反转同步速旋转坐标系下的双dq、PI电流控制技术。进一步地,分析了不对称故障下定子电流微分与转子感应电动势暂态分量和负序分量的关联关系,提出了一种不对称电网故障下计及RSC容量限制的低电压穿越复合控制策略。通过转子电流对于转子感应电动势暂态及负序分量敏感度分析,优先抵消使转子电流变化更灵敏的转子感应电动势暂态分量,使得RSC有限容量得到合理分配,有效地降低转子电流冲击,并最大程度的抑制转子电流的二倍频分量。仿真结果表明所提控制策略有效地提升了不对称故障下DFIG低电压穿越性能。
针对电网对称故障期间转子电流过冲而现有软件控制策略无法直接快速抑制故障过电流的问题,提出一种基于定子电流微分前馈控制的风机低电压穿越复合控制方法。理论分析定子电流微分与转子暂态感应电动势关联关系的基础上,利用前馈控制的跟踪精度及响应速度上的优势,将可观测的定子电流微分所获取的造成转子电流冲击的干扰量,经前馈控制器直接引入到转子侧变流器的控制电压参考值端,以快速抵消转子暂态感应电动势。前馈控制的快速响应配合反馈控制的精准无静差特性,共同构成复合控制系统,达到快速抑制转子过电流的目的。仿真结果表明,所提出的复合控制穿越方案无需繁琐的观测技术,最大程度的起到抵消转子暂态感应电动势、抑制转子过流的作用,有效扩展了机组的可穿越故障范围。
针对电网不对称故障时,考虑到系统中存在的负序分量在同步速旋转坐标系中表现二倍频交流成分而单正转同步速旋转坐标系下的PI控制器无法对其实行有效控制的问题,本文首先采用一种快速的正、负序分解算法滤取正、负序分量。在此基础上,建立不对称故障下DFIG的动态模型并采用基于正、反转同步速旋转坐标系下的双dq、PI电流控制技术。进一步地,分析了不对称故障下定子电流微分与转子感应电动势暂态分量和负序分量的关联关系,提出了一种不对称电网故障下计及RSC容量限制的低电压穿越复合控制策略。通过转子电流对于转子感应电动势暂态及负序分量敏感度分析,优先抵消使转子电流变化更灵敏的转子感应电动势暂态分量,使得RSC有限容量得到合理分配,有效地降低转子电流冲击,并最大程度的抑制转子电流的二倍频分量。仿真结果表明所提控制策略有效地提升了不对称故障下DFIG低电压穿越性能。