双馈感应风力发电机低电压穿越控制策略研究

随着并网风电机组容量的不断增大，电网发生故障时机组对电网的影响也越来越大，这就要求风力发电机具备电压穿越的能力。本文主要对电网电压跌落时双馈感应电机的暂态特性进行了研究和分析，提出了一种低电压穿越控制策略。 首先介绍了双馈感应风力发电系统的基本结构和工作原理。在深刻理解基于双馈感应电机的特性基础上，建立了三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的双馈感应电机数学模型，介绍了基于定子磁链定向的矢量控制，实现了转子电压以及有功功率和无功功率的解耦控制。 其次研究了双馈感应风力发电机在电网发生电压跌落故障期间的暂态特性，应用空间矢量法对双馈感应电机进行分析，得到了双馈感应电机的基本电磁关系。详细分析了双馈感应电机在电网电压发生跌落期间定子磁链和转子磁链的变化过程，并在此基础上指出了双馈感应电机在故障期间出现转子过电压和过电流的原因，为研究双馈感应电机的低电压穿越控制策略提供了理论基础。 研究了双馈感应电机的精细数学模型。此数学模型考虑了定子励磁电流在故障期间的变化，能够更准确地描述双馈感应电机的暂态特性。在此精细模型的基础上，采用定子磁链定向的矢量控制方法，提出了双馈感应电机的低电压穿越控制策略。 最后利用MATLAB/Simulink建立了双馈感应电机的仿真模型，对双馈感应电机在采用传统控制策略和采用低电压穿越控制策略下的特性进行仿真，仿真结果表明，与采用传统的控制策略相比，采用低电压穿越控制策略能有效地抑制转子过电流，证明了此控制策略的可行性。