直驅(qū)永磁風電機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化石能源的短缺，風力發(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）同步風力發(fā)電機組由于其簡化的傳動鏈結(jié)構(gòu)提高了機組運行效率，同時全功率變流器的存在提高了機組的故障穿越能力，從全球范圍來看其商業(yè)應(yīng)用所占比重逐步提高。在其機側(cè)變流器實現(xiàn)最大風能跟蹤，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同步風電機組在低電壓穿越（LVRT)期間，為避免直流母線電壓泵升過高影響系統(tǒng)正常運行，往往通過直流

2、鏈添加卸荷電阻以熱能的形式消納不平衡能量，降低了機組的運行效率。而交換兩側(cè)變流器控制目標后形成的基于轉(zhuǎn)子儲能方式實現(xiàn)故障穿越的控制策略，在故障穿越過程中存在機組過速問題。鑒于此本文對于D-PMSG同步風電機組對稱故障穿越控制策略做了深入研究，主要工作如下：
　?、購南到y(tǒng)的角度出發(fā)，對D-PMSG風電機組進行數(shù)學(xué)建模。通過引入傳統(tǒng)控制策略，在此基礎(chǔ)上研究了基于轉(zhuǎn)子儲能方式下的控制策略。通過一臺1MWD-PMSG同步風力發(fā)電機組的仿真

3、模型，穩(wěn)態(tài)運行情況下仿真對比傳統(tǒng)控制策略驗證了基于轉(zhuǎn)子儲能控制策略的正確性和可行性。
　　②分析了基于轉(zhuǎn)子儲能方式下D-PMSG同步風電機組抑制直流母線電壓波動的機理。交換變流器的控制目標后直流母線電壓的穩(wěn)定由電機側(cè)變流器完成，電網(wǎng)發(fā)生三相短路故障不會對電機側(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)移到電機側(cè)，通過轉(zhuǎn)子加速以其動能的形式加以存儲，

4、從而提高機組的整體運行效率。通過不同深度的電網(wǎng)電壓跌落情況下的仿真，驗證了該控制策略的有效性。
　?、坩槍H僅依靠轉(zhuǎn)子儲能方式實現(xiàn)LVRT期間存在的諸如電機過速與系統(tǒng)恢復(fù)緩慢等問題，研究了協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)子與超級電容儲能的控制策略，通過超級電容儲能系統(tǒng)對故障期間直流側(cè)的不平衡能量的吞吐，將上述問題加以解決。仿真結(jié)果證明所研究控制策略進一步提高了D-PMSG機組在故障穿越期間的運行可靠性。
　　④分析了機組電網(wǎng)電壓跌落故障清除瞬間產(chǎn)生的