【摘 要】
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随着风电产业的发展,电网要求风力发电并网系统具备一定的故障穿越能力。柔性直流输电系统因其固有的优势被应用于风电并网系统中,本文针对风电经过柔性直流输电系统并网系统做了以下的研究。（1）在PSCAD/EMTDC上搭建了由双馈式异步发电机构成的风电场经柔性直流输电系统并网的联合系统仿真模型,其中风电部分包含风力机、异步电机、背靠背变换器的模型,换流器采用的控制策略能实现的变速恒频控制、输出有无功功率的
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随着风电产业的发展,电网要求风力发电并网系统具备一定的故障穿越能力。柔性直流输电系统因其固有的优势被应用于风电并网系统中,本文针对风电经过柔性直流输电系统并网系统做了以下的研究。（1）在PSCAD/EMTDC上搭建了由双馈式异步发电机构成的风电场经柔性直流输电系统并网的联合系统仿真模型,其中风电部分包含风力机、异步电机、背靠背变换器的模型,换流器采用的控制策略能实现的变速恒频控制、输出有无功功率的解耦控制以及最大风能追踪控制;柔性直流输电系统采用双极对称拓扑,网侧换流器控制为直流系统提供稳定的电压,风电场侧换流器对风电场并网节点的交流电压进行控制。通过变风速仿真验证了联合系统模型在工况改变时有较好的动态响应特性,实现了风电场和直流系统的解耦。（2）分析了双极柔性直流输电系统系统在单极故障闭锁的情况下对联合系统造成的影响。通过对双馈式异步发电机的Crowbar保护电路原理以及转子Crowbar保护电路动作前后的双馈式异步发电机的工作特性进行研究,设计了一种不需要额外加装通讯设备的新型柔性直流输电系统与风电场的协调故障穿越策略。该故障穿越策略同时考虑风机和直流系统的安全约束与风电场故障期间有功功率出力最优,建立风电场母线电压与Crowbar开关信号的规约,利用双馈式异步发电机转子侧Crowbar电路的功率调节能力,实现直流系统单极短时故障下的故障穿越。通过在上述搭建的仿真平台下进行仿真研究验证了该协调控制策略在直流系统发生单极故障时能有效抑制非故障极过电流同时保障一定的输送容量。（3）在风电场侧换流器与由双馈式异步发电机的Crowbar电路协调控制的基础上,加入了快速变桨距控制与Crowbar电路控制协调作用。仿真结果表明变桨控制与Crowbar电路控制共同作用能在限制由双馈式异步发电机输出电磁功率的同时抑制其转速的快速增加,从而改善风电系统转速稳定性。（4）研究了Crowbar电路退出时间对双馈感应风力发电机低电压穿越性能的影响。由于故障清除后Crowbar电路直接退出产生的过电流将对系统的稳定运行带来冲击,设计了故障清除后风电场侧换流器对交流电压的斜率控制,使得Crowbar电路根据风电场交流母线电压信号延时切出,仿真结果表明风电场侧换流器交流电压采用斜率控制可避免双馈电机在故障结束后再次过电流,提高了系统的运行稳定性。
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