双馈风力发电系统低电压穿越技术研究

在低碳经济时代,作为绿色清洁能源的风能有很广阔的应用前景。随着风力发电在电力系统中所占比例的不断增大,提高风电机在故障条件下的不间断运行能力就显得越来越重要。本文在Matlab/Simulink中建立双馈风力发电系统仿真建模,深入研究其在电网电压跌落时的低压穿越问题。 建立了双馈风力发电系统各个子系统的数学模型,设计了风力机最大功率跟踪控制策略、基于定子电压定向的双馈发电机矢量控制策略和基于定子电压定向的网侧变流器矢量控制策略。 利用拉普拉斯变换,推导了在电网电压跌落至零时,双馈风力发电机的故障磁链和故障电流解析式；深入研究了电网电压跌落下双馈发电机的电磁暂态特性,在此基础上讨论了双馈风力发电系统低压穿越要解决的关键问题。 针对电网电压小幅跌落,在不增加硬件成本的基础上,改进了传统双馈发电机矢量控制策略,在转子电流控制器中加入了表示定子磁链动态变化的前馈补偿项,以抑制电压小幅跌落时转子中的过电流；为满足电网标准,分别设计了基于转子侧变流器和网侧变流器的无功补偿控制策略,以提高双馈风力发电系统低压穿越能力。 研究了crowbar耗能电阻对双馈风力发电系统低压故障响应的影响；讨论基于crowbar保护电路的低压穿越方案的控制目标；针对电网电压大幅跌落,设计结合无功补偿控制策略的定时和滞回crowbar低压穿越方案,很好的解决了双馈风力发电系统低压穿越中的两个关键问题。