提高双馈风力发电机组低电压穿越能力的控制技术研究

近年来,随着风力发电市场的不断扩大,风电场数量以及风电场容量快速增加,风力发电在电力系统中所占比重逐年增长,对电网的影响也越来越明显。为防止风电场的脱网对电网造成严重的电力冲击,要求风力发电机组具备一定的低电压穿越能力。本文以双馈风力发电机为研究对象,围绕电网发生电压跌落时风力发电机组动态行为及相应的低电压穿越运行控制进行了深入研究。 本文分析了双馈风力发电机的基本原理,在参考美国风能协会制定的风力发电机组低电压穿越(low-voltage ride through,LVRT)标准的基础上,通过构建不同的电网电压骤降仿真模型,分别对机端电压、电流、转子电流、输出的有功功率和无功功率、直流侧电压、电磁转矩在故障期间的动态响应进行了仿真。通过比较几种典型故障下各个变量不同的变化程度,探讨了相应的控制策略。 在理解电网电压跌落故障发电机暂态过程的基础上,提出了电网电压跌落故障时双馈感应发电机不脱网运行的转子电流弱磁控制策略,改进的励磁控制策略针对故障时发电机内部电磁变量的暂态特点,通过控制励磁电流来抵消定子磁链暂态直流分量和负序分量,进而有效控制了转子的过电流。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了该控制策略的有效性,为提高双馈风力发电机组的低电压穿越能力提供了理论依据。