含飛輪儲能單元的永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)低電壓穿越控制策略研究.pdf

1、隨著風(fēng)電在電力系統(tǒng)中穿透率的不斷上升，風(fēng)電機(jī)組對電網(wǎng)的影響日趨顯著。特別當(dāng)電網(wǎng)故障時(shí)，大量風(fēng)電機(jī)組因自身保護(hù)而退出運(yùn)行將給電力系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來非常不利的影響。因此，從電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的角度出發(fā)，電力系統(tǒng)對并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組提出了苛刻的低電壓穿越(low voltage ride through，LVRT)要求，既要求在電網(wǎng)故障期間并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組不但能夠不脫網(wǎng)持續(xù)運(yùn)行，而且在故障期間能夠向電網(wǎng)提供無功功率支持。結(jié)合飛輪儲能系統(tǒng)充放電速度快、使用壽

2、命長，安裝方便，無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，本文針對飛輪儲能系統(tǒng)輔助永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越運(yùn)行控制策略展開深入研究，充分發(fā)揮飛輪儲能系統(tǒng)潛在輔助價(jià)值，拓寬永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行范圍。
　?、俳⒘撕w輪儲能單元的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)完整模型。提出了電網(wǎng)電壓正常時(shí)系統(tǒng)機(jī)、網(wǎng)側(cè)及飛輪側(cè)3變換器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行控制策略，通過仿真驗(yàn)證了控制策略的正確性和可行性。為進(jìn)一步研究電網(wǎng)故障條件下含飛輪儲能單元的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與控制策略奠定了基礎(chǔ)

3、。
　　②分析了電網(wǎng)對稱故障下含飛輪儲能單元的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行特性，基于電網(wǎng)故障期間風(fēng)電機(jī)組既能夠保證自身安全，同時(shí)亦能夠向電網(wǎng)提供一定無功支撐的思想，提出了基于機(jī)、網(wǎng)側(cè)及飛輪側(cè)3變換器功率協(xié)調(diào)的對稱故障穿越控制策略，仿真結(jié)果表明：該控制策略可實(shí)現(xiàn)故障過程直流鏈電壓的穩(wěn)定以及防止網(wǎng)側(cè)電流的過電流現(xiàn)象，同時(shí)，網(wǎng)側(cè)變換器亦可向電網(wǎng)提供一定的無功功率支持。
　　③針對電網(wǎng)不對稱故障下網(wǎng)側(cè)負(fù)序分量所造成的網(wǎng)側(cè)有功功率、無功功

4、率2倍頻波動以及三相電流不對稱問題，提出了基于雙dq、PI調(diào)節(jié)器的網(wǎng)側(cè)變換器控制策略，可使得網(wǎng)側(cè)工作于3種增強(qiáng)運(yùn)行模式(系統(tǒng)輸出無功功率無波動，系統(tǒng)輸出有功功率無波動，系統(tǒng)無負(fù)序電流輸出至電網(wǎng))，增強(qiáng)了系統(tǒng)不對稱故障穿越運(yùn)行性能。針對電網(wǎng)電壓不平衡情況下常用的正負(fù)序雙dq控制系統(tǒng)，詳細(xì)推導(dǎo)電網(wǎng)不對稱故障下含飛輪儲能單元的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)無功輸出極限，并提出了正負(fù)序電流限幅的合理分配方法。仿真結(jié)果表明：所推導(dǎo)無功極限計(jì)算方法能夠準(zhǔn)確獲

5、得不對稱故障下網(wǎng)側(cè)變換器無功輸出極限，同時(shí)，采用所提出的正負(fù)序電流限幅分配方法可有效將網(wǎng)側(cè)電流限制在安全范圍內(nèi)。
　　④深入研究電網(wǎng)不對稱故障情況下含飛輪儲能單元的永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流鏈母線電壓2倍工頻(100Hz)波動機(jī)理和進(jìn)線電抗器瞬時(shí)功率對該波動的影響，在此基礎(chǔ)上，研究了基于網(wǎng)側(cè)變換器、飛輪側(cè)變換器抑制直流鏈2倍頻電壓波動的增強(qiáng)運(yùn)行控制策略，與現(xiàn)有方法相比，基于網(wǎng)側(cè)變換器抑制直流鏈2倍頻電壓波動的增強(qiáng)運(yùn)行控制策略充分考慮