电网不对称故障下并网DFIG系统的LVRT控制方法研究

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由于能源危机和环境恶化问题的日益严重,风能作为最重要的替代能源之一引起了越来越多的重视;风力发电系统中,双馈发电机(DFIG)由于成本低、体积小等原因而成为风电系统中的主流机型。但是在电网电压出现不平衡跌落时,基于理想电网条件下的控制策略已经不能满足日益严格的风电并网要求。本文针对电网电压出现不对称跌落故障时对并网双馈风力发电机的低电压穿越(LVRT)进行了深入研究,主要研究内容概括如下:以理想电网条件下双馈风力发电机并网运行的数学模型为基础,通过仿真和实验验证了所建模型及采用比例积分(PI)控制器的正确性;在电网电压发生不对称跌落故障时,对DFIG进行了重新建模,并进行了磁链的暂态分析;还分别对转子侧、定子侧和直流侧的硬件保护电路能够增强DFIG系统的低电压穿越能力进行了原理分析,给出了一种转子侧Crowbar电路中电阻的选取方法;在电网电压发生较轻不对称跌落故障时,首先介绍了基于双2阶广义积分器(DSOGI)的不平衡电网电压的锁相和正负序分离技术,对网侧变换器(GSC)和转子侧变换器(RSC)进行了重新建模,并对网侧、转子侧变换器考虑了各自电流容量限制的三种不同类型电流控制器进行了研究,这三种电流控制器分别为:基于正反转同步速旋转坐标系中的双dq、PI电流控制器,基于两相静止αβ坐标系的比例谐振(PR)电流控制器以及基于正转同步速旋转坐标系中的比例积分谐振(PIR)电流控制器。在电网电压发生较轻不对称跌落时,为提升DFIG系统的LVRT能力,对两个变换器根据实际情况选用的相应控制目标进行了深入研究。最后,通过MATLAB/Simulink仿真软件和d SPACE实验平台对以上理论分析以及控制策略进行了仿真和部分实验验证,其结果验证了本文研究算法的正确性和可行性。
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