電網(wǎng)電壓跌落下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)故障穿越技術(shù)研究.pdf

1、在各清潔能源中，風(fēng)能是應(yīng)用最為廣泛的能源之一。中國(guó)的風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量在最近幾年始終保持著持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。因此，隨著風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用得越來(lái)越普遍，針對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制研究、故障檢測(cè)研究以及故障穿越研究成為了風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究熱點(diǎn)。在風(fēng)電系統(tǒng)的眾多發(fā)電機(jī)類型中，雙饋式感應(yīng)電機(jī)（Doubly fed induction generator, DFIG）應(yīng)用得最為普遍。然而，由于雙饋式感應(yīng)電機(jī)定子側(cè)與電網(wǎng)直接相連，所以電網(wǎng)的低電壓故障將直接作

2、用于雙饋電機(jī)定子側(cè)，對(duì)系統(tǒng)造成極大影響。對(duì)雙饋系統(tǒng)低電壓故障下的暫態(tài)過程分析以及低電壓穿越的研究，在提高風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性方面具有重要的理論意義以及實(shí)際意義。
　　本文以雙饋式異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)作為研究對(duì)象，首先對(duì)系統(tǒng)的各主要部分進(jìn)行了理論分析，推導(dǎo)出了各部分的數(shù)學(xué)模型及相應(yīng)控制策略。其次，以系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，在/Matlab Simulink平臺(tái)下搭建了雙饋式風(fēng)電系統(tǒng)的仿真模型，為并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)低電壓故障下的暫態(tài)

3、分析以及低電壓穿越提供了仿真分析平臺(tái)。最后，基于系統(tǒng)的仿真平臺(tái)，進(jìn)行了不同電壓跌落幅度下的仿真實(shí)驗(yàn)，得到了系統(tǒng)主要參量的變化情況。結(jié)合實(shí)際仿真結(jié)果，說明了對(duì)低電壓故障暫態(tài)過程理論推導(dǎo)結(jié)果的正確性。在分析了低電壓暫態(tài)過程中主要參數(shù)的變化情況后，分別采用了傳統(tǒng)的Crowbar控制策略以及改進(jìn)后的基于DC-Chopper和Crowbar的聯(lián)合控制策略進(jìn)行了故障穿越仿真實(shí)驗(yàn)，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證了改進(jìn)后的策略在低電壓故障穿越時(shí)更為優(yōu)異的性

4、能。最后，考慮到采用Crowbar電路的控制策略會(huì)使得轉(zhuǎn)子側(cè)變流器處于失控狀態(tài)，并且Crowbar電阻在投入后會(huì)從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率，不利于故障清除后系統(tǒng)的恢復(fù)。因此，采用了轉(zhuǎn)子側(cè)串級(jí)聯(lián)電阻陣列RSRA（Rotor series resistance array）的方式去代替Crowbar電路，同時(shí)在直流母線側(cè)并聯(lián) DC-Chopper電路來(lái)抑制故障期間主要參數(shù)的激增。在該策略下，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器在故障期間不失控，始終保持著工作狀態(tài)。在故障清