雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、我國及世界范圍內(nèi)多數(shù)風(fēng)電場都處于比較偏僻的區(qū)域，因此風(fēng)電場接入的電網(wǎng)大部分遠離負荷中心。這種電網(wǎng)相對薄弱，容易發(fā)生波動，從而影響到風(fēng)電機組的穩(wěn)定運行。甚至更為嚴重的是電網(wǎng)電壓存在大幅度跌落的可能，此時風(fēng)電機組大規(guī)模的解列將嚴重威脅電網(wǎng)的安全運行。為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，目前在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的應(yīng)用技術(shù)中，電網(wǎng)發(fā)生故障時風(fēng)力發(fā)電機組自動脫網(wǎng)的方式已不再允許。我國也出臺了針對風(fēng)電場低電壓穿越(Low-Voltage-Ride-Throug

2、h，LVRT)的相關(guān)導(dǎo)則，對風(fēng)力發(fā)電機組的低電壓穿越做出了硬性的規(guī)定。因此，研究風(fēng)電機組的低電壓穿越能力具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　 本文首先綜述了國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀，特別是雙饋式風(fēng)電機組的低電壓穿越方式及其相應(yīng)的控制策略。對比分析了多種研究方法的優(yōu)缺點。通過嚴格的理論分析，推導(dǎo)出了各種不同電網(wǎng)故障狀態(tài)下雙饋感應(yīng)電機(Doubly-fed Induction Generator，DFIG)定子磁鏈及轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的解析值，為

3、保護和控制策略的研究提供了理論依據(jù)。
　　 應(yīng)用基于狀態(tài)反饋線性化的非線性控制方法，在雙饋式風(fēng)電機組動態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計了低電壓穿越控制策略。通過控制目標(biāo)選定輸出函數(shù)，然后通過狀態(tài)反饋線性化和適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變換將該非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為線性可控系統(tǒng)，最后通過線性最優(yōu)控制方法完成系統(tǒng)控制策略的設(shè)計。該控制策略僅與風(fēng)電機組自身參數(shù)有關(guān)，提高了控制系統(tǒng)的魯棒性。
　　 通過理論推導(dǎo)以及仿真、試驗，提出了雙饋電機應(yīng)對大幅度電壓跌落最

4、有效的方法之一——在轉(zhuǎn)子側(cè)接Crowbar電路，以保護雙饋電機及其變換器;同時采用向量法和穩(wěn)態(tài)電路法分析了由于交流側(cè)Crowbar的使用，所引起的電機轉(zhuǎn)矩反向和振蕩的問題;求解了電磁轉(zhuǎn)矩的解析表達式，用來指導(dǎo)Crowbar阻值的選取，以減小電機軸系振蕩，保護電機軸系系統(tǒng)。同時研究了雙饋電機在Crowbar電路投入的情況下無功功率的吸收問題，提出了基于最大電流法的無功功率補償控制策略。
　　 設(shè)計搭建了一套由虛擬風(fēng)場、風(fēng)力機模擬系