混合風(fēng)電場(chǎng)的無功范圍和低電壓穿越研究.pdf

1、隨著并網(wǎng)容量快速增加，風(fēng)電機(jī)組將與傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)組(SG)承擔(dān)相似的有功無功支持能力。而其低電壓穿越(LVRT)要求，甚至嚴(yán)于同步發(fā)電機(jī)組?？紤]風(fēng)電建設(shè)進(jìn)程中，很多風(fēng)電場(chǎng)中恒速、變速機(jī)型或不同類型的變速機(jī)型并存。其有功無功運(yùn)行范圍，需要具體量化;無功富余容量較大的變速機(jī)組，有可能用于改善恒速機(jī)組/無功富余容量較小的變速機(jī)組故障穿越能力。本文針對(duì)混合風(fēng)電場(chǎng)的無功范圍和低電壓穿越問題，具體的研究成果為:
　　(1)提出了混合風(fēng)電場(chǎng)中

2、直驅(qū)永磁同步機(jī)組(PMSG)協(xié)助感應(yīng)發(fā)電機(jī)組(IG)LVRT所需臺(tái)數(shù)的解析算法。根據(jù)IG轉(zhuǎn)矩關(guān)系，分析不同電壓跌落深度對(duì)IG暫態(tài)穩(wěn)定的影響，得到臨界轉(zhuǎn)差率。將時(shí)間項(xiàng)和轉(zhuǎn)差率項(xiàng)分別移動(dòng)到等式兩側(cè)，同時(shí)積分，確定電力系統(tǒng)公共耦合點(diǎn)(PCC)的臨界電壓。結(jié)合故障期間PMSG的無功支撐能力和IG吸收的無功，計(jì)算將PCC點(diǎn)電壓抬高到臨界電壓所需PMSG臺(tái)數(shù)。
　　(2)針對(duì)分布式電源中采用同步發(fā)電機(jī)的機(jī)組，采用串聯(lián)制動(dòng)電阻(SBR)的LVR

3、T策略。推導(dǎo)了故障期間和故障后勵(lì)磁電壓的表達(dá)式，提出了計(jì)及勵(lì)磁系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制的等面積定則。結(jié)合切入功角，采用直接法確定SBR阻值。最后比較了不同系統(tǒng)參數(shù)對(duì)SBR阻值的影響。
　　(3)提出了在PMSG定子側(cè)SBR和在網(wǎng)側(cè)變流器(VSCg)與電網(wǎng)之間串聯(lián)補(bǔ)償電容(SCC)實(shí)現(xiàn)對(duì)稱故障/不對(duì)稱故障的LVRT問題。對(duì)于對(duì)稱故障，SBR可以減小直流母線電壓的波動(dòng)。對(duì)于不對(duì)稱故障，SBR使總電流不超過其上限，減小輸向電網(wǎng)無功功率的波動(dòng);而SC

4、C可以抵消VSCg和電網(wǎng)之間變壓器電抗上產(chǎn)生的二倍頻功率，使直流母線電壓和輸向電網(wǎng)有功功率更平滑。
　　(4)針對(duì)含有PMSG和雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)混合風(fēng)電場(chǎng)的LVRT問題，建立消去磁通微分量的DFIG轉(zhuǎn)子電壓和電流方程，分別與定子磁鏈暫態(tài)的控制方程聯(lián)立并消去轉(zhuǎn)子電壓，兩側(cè)同時(shí)求導(dǎo)得到關(guān)于轉(zhuǎn)子電流的二階微分方程，根據(jù)轉(zhuǎn)子電流最大值計(jì)算DFIG機(jī)端電壓閾值。根據(jù)并網(wǎng)導(dǎo)則無功電流規(guī)定計(jì)算DFIG機(jī)端臨界電壓，得到PCC點(diǎn)臨界電壓

5、、DFIG和PMSG有功和無功出力。針對(duì)已知臺(tái)數(shù)DFIG，得到將PCC點(diǎn)電壓抬高至臨界電壓所需PMSG臺(tái)數(shù)。
　　(5)提出了無刷雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(BDFIG)無功范圍的解析算法。根據(jù)功率繞組(PW)和控制繞組(CW)電流限制、VSCg容量限制確定其運(yùn)行范圍。分別分析在最大功率捕獲模式(MPPT)下不同風(fēng)速、在有功調(diào)度模式下不同調(diào)度方式對(duì)運(yùn)行范圍的影響。最后量化BDFIG有功損耗，分析有功功率損耗對(duì)運(yùn)行范圍的影響，進(jìn)而得到解析算法無