永磁直驱风力发电系统低电压穿越控制研究

随着新世纪的来临，人类走进一个新纪元，可人类也在面临着能源短缺的问题，如煤、石油、天然气等等，这些不可再生能源在人类的过渡开采状态下已经所剩无几到了接近枯竭的地步。世界各国在面对这样一次能源严重不足的情况下，风能成为世界各国所关注的能源，但在风能发电中仍有些多问题有待于解决，特别是在电网故障下，风电场仍能继续保持并网发电，完成在电网电压跌落时，提高永磁直驱风电系统低电压穿越能力，成为世界风电领域所要解决的问题。 本次课题主要实现在电网发生对称故障和不对称故障下，永磁直驱风电系统低电压穿越。伴随电力电子科学的完善及电子器件的日益成熟发展，完成本次课题，须采用双PWM变流器相配套，因此要对双PWM变流器的构造、原理、转换方式进行阐述。 本文分析双PWM变流器的主电路拓扑结构原理及其在三相静止坐标系数学模型和旋转坐标系下数学模型；分析永磁直驱风力发电机的数学模型。 传统双PWM变流器机侧网侧控制策略分析与综合；应用卸荷电路的三种控制进行比较，经分析得到第三种方法在功率输出方面不可取；应用网侧变流器低电压穿越期间无功功率控制策略对电网进行无功功率注入帮助电网电压提升；在原有的控制策略上进行改进，获得机侧和网侧变流器协同控制策略，但这种控制策略仿真实验难度极大；电网中发生的故障大部分为不对称故障，因此采用改进瞬时对称分量法解决不对称故障问题，确保风电系统能够实现低电压穿越。 通过搭建实验永磁直驱风力发电系统低电压穿模型，首先经比较验证采用中间电压波动经PI调节控制方法的有效性。其次验证STATCOM控制策略在电网故障时也是同样具有良好穿越能力。最后验证在电网发生不对称故障时，采用改进瞬时对称分量法抑制电网负序电流分量的影响，实现永磁直驱风力发电系统低电压穿越。