含飛輪儲能單元的永磁直驅風電系統(tǒng)低電壓穿越控制策略研究.pdf

1、隨著風電在電力系統(tǒng)中穿透率的不斷上升，風電機組對電網的影響日趨顯著。特別當電網故障時，大量風電機組因自身保護而退出運行將給電力系統(tǒng)安全運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)對并網風電機組提出了苛刻的低電壓穿越(low voltage ride through，LVRT)要求，既要求在電網故障期間并網風電機組不但能夠不脫網持續(xù)運行，而且在故障期間能夠向電網提供無功功率支持。結合飛輪儲能系統(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，本文針對飛輪儲能系統(tǒng)輔助永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越運行控制策略展開深入研究，充分發(fā)揮飛輪儲能系統(tǒng)潛在輔助價值，拓寬永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)運行范圍。
　?、俳⒘撕w輪儲能單元的永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)完整模型。提出了電網電壓正常時系統(tǒng)機、網側及飛輪側3變換器穩(wěn)態(tài)運行控制策略，通過仿真驗證了控制策略的正確性和可行性。為進一步研究電網故障條件下含飛輪儲能單元的永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)運行與控制策略奠定了基礎

3、。
　?、诜治隽穗娋W對稱故障下含飛輪儲能單元的永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)運行特性，基于電網故障期間風電機組既能夠保證自身安全，同時亦能夠向電網提供一定無功支撐的思想，提出了基于機、網側及飛輪側3變換器功率協(xié)調的對稱故障穿越控制策略，仿真結果表明：該控制策略可實現(xiàn)故障過程直流鏈電壓的穩(wěn)定以及防止網側電流的過電流現(xiàn)象，同時，網側變換器亦可向電網提供一定的無功功率支持。
　?、坩槍﹄娋W不對稱故障下網側負序分量所造成的網側有功功率、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調節(jié)器的網側變換器控制策略，可使得網側工作于3種增強運行模式(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)無負序電流輸出至電網)，增強了系統(tǒng)不對稱故障穿越運行性能。針對電網電壓不平衡情況下常用的正負序雙dq控制系統(tǒng)，詳細推導電網不對稱故障下含飛輪儲能單元的永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)無功輸出極限，并提出了正負序電流限幅的合理分配方法。仿真結果表明：所推導無功極限計算方法能夠準確獲

5、得不對稱故障下網側變換器無功輸出極限，同時，采用所提出的正負序電流限幅分配方法可有效將網側電流限制在安全范圍內。
　?、苌钊胙芯侩娋W不對稱故障情況下含飛輪儲能單元的永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)直流鏈母線電壓2倍工頻(100Hz)波動機理和進線電抗器瞬時功率對該波動的影響，在此基礎上，研究了基于網側變換器、飛輪側變換器抑制直流鏈2倍頻電壓波動的增強運行控制策略，與現(xiàn)有方法相比，基于網側變換器抑制直流鏈2倍頻電壓波動的增強運行控制策略充分考慮