【摘 要】
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近年来,人类生活环境每况愈下,能源供不应求,新能源的不断开发使能源的结构发生巨大转变。地球上清洁的风能取之不尽,在未来能源结构中举足轻重。由于风力发电并网容量的不断增大,风电并网对整个电力系统的影响已不容忽视。变速恒频双馈风力发电机（Doubly-Fed Induction Generator,DFIG）型是风电场中的主流机型之一,但由于变换器容量较小,故双馈风力发电系统对电网电压跌落故障十分敏感
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近年来,人类生活环境每况愈下,能源供不应求,新能源的不断开发使能源的结构发生巨大转变。地球上清洁的风能取之不尽,在未来能源结构中举足轻重。由于风力发电并网容量的不断增大,风电并网对整个电力系统的影响已不容忽视。变速恒频双馈风力发电机（Doubly-Fed Induction Generator,DFIG）型是风电场中的主流机型之一,但由于变换器容量较小,故双馈风力发电系统对电网电压跌落故障十分敏感。为了满足并网运行的DFIG系统即使在电网电压跌落时仍能够不脱离电网的要求,若要在电网电压降落期间发电系统与大电网继续连接,就需要提高DFIG系统的低电压穿越（Low Voltage Ride-Through,LVRT）能力。本文首先对国内外双馈电机低压穿越的研究现状作了相对全面的综述。在介绍了双馈风力发电系统的结构和工作原理之后建立了双馈风力发电系统的数学模型,在此基础之上设计了一种新型有源撬棒（Crowbar）保护电路,与传统的矢量控制策略相比较,这种保护电路通过增大转子侧的阻抗,更有效地抑制了转子侧的过电流,并做了仿真对比分析,结果表明当电网电压跌落超过20%时,抑制过电流的能力明显比矢量控制策略好。当电网故障电压超过额定电压的50%时,由于故障电压得不到无功功率的支持而延长了穿越低压区域的时间。电压跌落幅度加大后,由于转子侧过电流导致直流母线电压升高,故本文又在直流母线侧引入DC-Buck稳压电路,此时不仅稳定了直流母线电压,同时还辅助Crowbar电路工作,大大减少了Crowbar电路的投切次数,更重要的是能为故障电压的恢复提供足够的无功补偿。然后建立了基于Matlab/Simulink的双馈电机模型及整个发电系统的仿真模型,电网电压跌落超过50%时采用DC-Buck电路与Crowbar电路协调工作的可行性和优越性进行仿真分析,不仅能有效抑制转子侧过电流,而且大大提高了双馈电机抵押穿越的能力。
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