雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)高電壓穿越控制策略研究.pdf

1、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是目前風(fēng)場應(yīng)用最為普遍的風(fēng)電機(jī)組，同時(shí)也是對電網(wǎng)故障最為敏感的風(fēng)電機(jī)組。風(fēng)電場所接入的電網(wǎng)通常位于位置偏遠(yuǎn)，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的地區(qū)，為容易發(fā)生電網(wǎng)故障的弱電網(wǎng)區(qū)。如果風(fēng)電場所并入電網(wǎng)出現(xiàn)故障，風(fēng)電場不具備故障穿越能力，會造成大面積風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)。風(fēng)電機(jī)組不能對電網(wǎng)提供頻率及電壓的支撐，將可能會導(dǎo)致一系列的連鎖反應(yīng)，對電網(wǎng)和風(fēng)場的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。
　　近年來，國內(nèi)外大多關(guān)注于對低電壓穿越(LVRT)的研究，并且取得了

2、一定的科研成果。然而，對于電網(wǎng)電壓驟升下撬棒阻值選取，電磁暫態(tài)過程分析，以及電壓驟升故障對風(fēng)機(jī)軸系的影響，還沒有準(zhǔn)確的理論分析和相應(yīng)的控制策略。本文率先對上述高電壓穿越相關(guān)問題，做出理論分析并提出相應(yīng)的控制策略，通過仿真和實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，具體研究內(nèi)容如下:
　　1)電網(wǎng)電壓對稱驟升故障下，提出一種計(jì)算方法來準(zhǔn)確分析投入撬棒后雙饋電機(jī)電磁暫態(tài)過程;對比分析了高穿和低穿時(shí)撬棒阻值選取對轉(zhuǎn)子電流電壓峰值，穩(wěn)態(tài)有功（無功）功率，功率脈動，軸

3、系振蕩的影響;分析了高電壓穿越（HVRT）和低電壓穿越（LVRT）故障下選取的最優(yōu)撬棒阻值大小的區(qū)別，并得出結(jié)論。
　　2)電網(wǎng)電壓對稱驟升下，采用磁鏈阻尼控制策略來增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，加速暫態(tài)分量的衰減，從源頭抑制轉(zhuǎn)子側(cè)過流過壓，直流母線過電壓，電磁轉(zhuǎn)矩和電機(jī)功率的脈動等一系列暫態(tài)問題。并通過MATLAB仿真和11KW雙饋電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　3)電網(wǎng)電壓對稱驟升下，采用虛擬阻抗控制策略來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電壓與轉(zhuǎn)子反電勢之間

4、的相位關(guān)系，抑制轉(zhuǎn)子側(cè)過流過壓，電磁轉(zhuǎn)矩和電機(jī)功率的脈動，并提出一種計(jì)算方法來確定虛擬電阻和虛擬電感值的大小。通過MATLAB仿真和11KW雙饋電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　4)電網(wǎng)電壓對稱驟升故障過后，會產(chǎn)生長時(shí)間的機(jī)電暫態(tài)過程，造成風(fēng)機(jī)傳動鏈，轉(zhuǎn)速，有功功率長時(shí)間的低頻振蕩。文中提出一種附加阻尼的控制策略來增加系統(tǒng)阻尼，抑制故障后軸系的機(jī)械振蕩，結(jié)合小信號分析法對故障后傳動系統(tǒng)的阻尼進(jìn)行理論分析，通過MATLAB仿真驗(yàn)證控制