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随着风力发电技术的不断成熟,风机并网容量占比不断增加,风力发电系统是否具有低电压穿越能力,以保证电网在发生电压跌落故障时保持电网稳定运行,已成为影响风机并网运行至关重要的因素。本论文主要针对三相对称电压跌落故障情况下的双馈风力发电系统低电压穿越展开研究,完成的研究工作和取得的成果如下:
首先建立了双馈风力发电机在三相静止坐标系下的数学模型,通过坐标变换理论将三相静止坐标下的数学模型转换到两相同步旋转坐标系下,并通过对转子电流在dq轴分量的控制实现对有功功率和无功功率的解耦控制;在对转子侧变流器和网侧变流器数学建模的基础上,分别对转子侧采用定子磁链定向的矢量控制,网侧采用定子电压定向的矢量控制策略。在此基础之上,通过对PSCAD仿真软件的熟练应用,在该平台下完成了双馈风机并网的仿真模型搭建,并在电网发生三相电压对称跌落情况下,对风力发电机定子电压、转子电流、直流母线电压一系列参数进行了暂态分析,同时完成了仿真验证。
本文是在传统转子侧加装硬件保护电路—Crowbar保护电路的基础上,提出了与传统定阻值Crowbar。不同的变阻值Crowbar保护电路,此方法不但可以实现对转子侧过电流和直流侧过电压的抑制,同时也可以满足低电压穿越不同阶段对电阻阻值的要求。通过公式的推导,我们可以得到Crowbar保护电路的电阻取值范围,然后根据各阶段的特点,得到各阶段应该投入的电阻值,并选择Crowbar保护电路的合理投切策略;与此同时还提出了故障时网侧变流器的SVG控制策略,当电网电压发生大幅跌落时,在变流器容量允许的前提下,按照电压每跌落1%,向电网补偿无功电流为额定电流2%大小的电流,对系统进行无功功率补偿。最后,在发生大幅电压跌落故障时,将变阻值crowbar保护电路和网侧变流器的SVG进行配合使用,以实现双馈风力发电系统的低电压穿越。
首先建立了双馈风力发电机在三相静止坐标系下的数学模型,通过坐标变换理论将三相静止坐标下的数学模型转换到两相同步旋转坐标系下,并通过对转子电流在dq轴分量的控制实现对有功功率和无功功率的解耦控制;在对转子侧变流器和网侧变流器数学建模的基础上,分别对转子侧采用定子磁链定向的矢量控制,网侧采用定子电压定向的矢量控制策略。在此基础之上,通过对PSCAD仿真软件的熟练应用,在该平台下完成了双馈风机并网的仿真模型搭建,并在电网发生三相电压对称跌落情况下,对风力发电机定子电压、转子电流、直流母线电压一系列参数进行了暂态分析,同时完成了仿真验证。
本文是在传统转子侧加装硬件保护电路—Crowbar保护电路的基础上,提出了与传统定阻值Crowbar。不同的变阻值Crowbar保护电路,此方法不但可以实现对转子侧过电流和直流侧过电压的抑制,同时也可以满足低电压穿越不同阶段对电阻阻值的要求。通过公式的推导,我们可以得到Crowbar保护电路的电阻取值范围,然后根据各阶段的特点,得到各阶段应该投入的电阻值,并选择Crowbar保护电路的合理投切策略;与此同时还提出了故障时网侧变流器的SVG控制策略,当电网电压发生大幅跌落时,在变流器容量允许的前提下,按照电压每跌落1%,向电网补偿无功电流为额定电流2%大小的电流,对系统进行无功功率补偿。最后,在发生大幅电压跌落故障时,将变阻值crowbar保护电路和网侧变流器的SVG进行配合使用,以实现双馈风力发电系统的低电压穿越。