双馈式风力发电故障穿越技术研究

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近年来,风力发电产业在国家政策的大力扶持下得到了迅速发展,其装机容量及规模大幅提升。然而由于风电场地处偏僻,环境恶劣,电网事故易发,发生事故会威胁电网及风电场的安全运行,严重时会造成脱网事故甚至导致电网崩溃。因此,风力发电系统具有一定的故障穿越能力是非常必要的。  目前,国内外关于风电机组故障穿越技术的研究主要集中在低电压穿越上。在电网的运行中,高电压故障以及低/高电压连锁故障也时有发生,会给风场及电网带来更为严重的危害,但是对于这方面的研究较少,有效地控制方案尚未成熟。故本文对双馈风力发电机的低电压穿越、高电压穿越及低高电压连锁故障穿越技术进行了研究:  首先,根据双馈电机数学模型及其并网标准,建立了双馈风力发电系统并网运行模型,为后续对故障穿越技术的研究打下理论基础。  其次,针对DFIG在小值电压跌落故障,采用了计及励磁电流变化的矢量控制策略实现低电压穿越;在小值电压骤升时,采用了虚拟阻抗的控制策略增加系统阻尼实现高电压穿越。将上述两种故障的控制策略在Matlab/Simulink仿真平台中进行了相应的仿真实验,实验结果到达了预期的效果。  再次,为解决在DFIG故障“穿越”过程中,撬棒阻值选取对直流母线电压及转子电流抑制上存在的矛盾,同时考虑到在低、高电压这两种不同故障下撬棒阻值存在的差异,本文提出了一种动态撬棒电路的控制策略。根据不同的故障状态及故障过程中各电气量的变化,对投入的撬棒电阻阻值进行实时调整,以同时抑制低/高压故障下直流母线电压及转子电流的波动。  最后,通过在Matlab/Simulink仿真平台下搭建的系统及相关控制模型,对低高电压连锁故障进行了仿真,并分析了故障过程中各电气量的变化规律。以此为基础,通过对之前提出的故障穿越技术的综合协同控制减小了连锁故障中的电气振荡,达到故障穿越的目的。
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