直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組故障穿越控制策略的優(yōu)化研究.pdf

1、伴隨著清潔能源逐步彌補(bǔ)化石能源的短缺，風(fēng)力發(fā)電作為清潔能源利用的一種形式備受關(guān)注。直驅(qū)永磁（D-PMSG）同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于其簡(jiǎn)化的傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)提高了機(jī)組運(yùn)行效率，同時(shí)全功率變流器的存在提高了機(jī)組的故障穿越能力，從全球范圍來(lái)看其商業(yè)應(yīng)用所占比重逐步提高。在其機(jī)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤，網(wǎng)側(cè)變流器穩(wěn)定直流母線電壓的傳統(tǒng)控制策略中，D-PMSG同步風(fēng)電機(jī)組在低電壓穿越（LVRT)期間，為避免直流母線電壓泵升過(guò)高影響系統(tǒng)正常運(yùn)行，往往通過(guò)直流

2、鏈添加卸荷電阻以熱能的形式消納不平衡能量，降低了機(jī)組的運(yùn)行效率。而交換兩側(cè)變流器控制目標(biāo)后形成的基于轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能方式實(shí)現(xiàn)故障穿越的控制策略，在故障穿越過(guò)程中存在機(jī)組過(guò)速問(wèn)題。鑒于此本文對(duì)于D-PMSG同步風(fēng)電機(jī)組對(duì)稱故障穿越控制策略做了深入研究，主要工作如下：
　　①?gòu)南到y(tǒng)的角度出發(fā)，對(duì)D-PMSG風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。通過(guò)引入傳統(tǒng)控制策略，在此基礎(chǔ)上研究了基于轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能方式下的控制策略。通過(guò)一臺(tái)1MWD-PMSG同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的仿真

3、模型，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下仿真對(duì)比傳統(tǒng)控制策略驗(yàn)證了基于轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能控制策略的正確性和可行性。
　　②分析了基于轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能方式下D-PMSG同步風(fēng)電機(jī)組抑制直流母線電壓波動(dòng)的機(jī)理。交換變流器的控制目標(biāo)后直流母線電壓的穩(wěn)定由電機(jī)側(cè)變流器完成，電網(wǎng)發(fā)生三相短路故障不會(huì)對(duì)電機(jī)側(cè)變流器產(chǎn)生直接影響，而直流母線電壓的穩(wěn)定是電壓源控制型全功率變流器穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。該控制策略將故障期間直流鏈兩側(cè)的不平衡能量轉(zhuǎn)移到電機(jī)側(cè)，通過(guò)轉(zhuǎn)子加速以其動(dòng)能的形式加以存儲(chǔ)，

4、從而提高機(jī)組的整體運(yùn)行效率。通過(guò)不同深度的電網(wǎng)電壓跌落情況下的仿真，驗(yàn)證了該控制策略的有效性。
　　③針對(duì)僅僅依靠轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能方式實(shí)現(xiàn)LVRT期間存在的諸如電機(jī)過(guò)速與系統(tǒng)恢復(fù)緩慢等問(wèn)題，研究了協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)子與超級(jí)電容儲(chǔ)能的控制策略，通過(guò)超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)故障期間直流側(cè)的不平衡能量的吞吐，將上述問(wèn)題加以解決。仿真結(jié)果證明所研究控制策略進(jìn)一步提高了D-PMSG機(jī)組在故障穿越期間的運(yùn)行可靠性。
　?、芊治隽藱C(jī)組電網(wǎng)電壓跌落故障清除瞬間產(chǎn)生的