论文部分内容阅读
能源是人类社会生存和发展的重要物质基础,尤其是可再生能源,随着人类社会的迅速发展,对清洁能源的需求急剧增长,尤其是风能。目前全球风电场集中分布于比较偏远的区域,电网容易发生故障。如果是电网严重故障,导致大规模接入电网的风电机组解列,会进一步使得电网瘫痪。为了保证电网的稳定安全运行,低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)已成为风电并网的必要条件。因此对于目前大规模并网的双馈风电机组进行低压穿越控制的研究有重要的理论和现实意义。本文首先概述了全球性的能源和环境危机以及风电发展的必要性,并介绍了目前国内外双馈风电机组的低压穿越控制策略的研究现状和问题,分析了现有各种双馈风电机组低压穿越控制策略的优劣性。简要归纳了目前常见的风电故障,并通过理论分析和公式推导得出了双馈风电机组在各类风电故障下的暂态故障响应,从而得出双馈风电机组在电网故障时的优化控制目标,为下面章节在各类故障时的低压穿越改进控制方法的研究和设计提供了理论依据。接着对双馈风电系统包括风力机和双馈电机进行建模,通过对双馈式感应电机和风力机数学模型的分析,根据传统理想电网条件下的双馈电机控制策略,分别在对称电网故障和不对称电网故障下进行研究,得出了改进转子侧变流器(Rotor Side Converter,RSC)和网侧变流器(Grid Side Converter,GSC)的低压穿越控制方案。当电网电压对称跌落,甚至三相对地完全短路,通过采用改进转子侧和网侧控制方法完成对称电网电压跌落时的低电压穿越策略;当电网电压不对称跌落时,采用比例积分谐振(PIR)控制器大大简化控制器结构,并通过模糊整定两个可变参数来对目前的低压穿越控制目标进行综合协调控制,即不单纯追求某一项指标的绝对无静差控制,而是通过前馈量改变控制目标,从而完成多目标协调的低压穿越控制。在模拟电网电压跌落故障的基础上,通过搭建PSCAD模型进行仿真实验,根据仿真结果验证了该控制方法比稳态控制策略更加稳定、安全和可靠,实现了理论推导和仿真验证的全面研究。