基于雙饋感應發(fā)電機的風電系統(tǒng)故障穿越能力研究.pdf

1、隨著風電裝機容量的不斷增加，風電系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的相互影響也越來越大，其中風電系統(tǒng)的故障穿越能力成為影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要因素之一。本文重點研究了雙饋風電系統(tǒng)的故障穿越能力，包括低電壓穿越能力(LVRT)和高電壓穿越能力（HVRT）。低電壓穿越能力方面主要從風電系統(tǒng)實現(xiàn)不間斷運行和提供無功支持兩個角度進行研究，高電壓穿越能力方面主要從電網(wǎng)電壓升高后風機的暫態(tài)過程及應對措施角度進行研究。
　　 分析了雙饋感應發(fā)電機(DFIG)的

2、基本原理，建立了DFIG三相靜止坐標系和兩相同步旋轉坐標系下的數(shù)學模型，并分析了轉子側變流器定子磁鏈定向控制策略;建立了DFIG網(wǎng)側變流器的數(shù)學模型并分析了網(wǎng)側變流器電網(wǎng)電壓定向控制策略;建立了DFIG直流母線的數(shù)學模型。
　　 電網(wǎng)電壓跌落時雙饋風電系統(tǒng)需要保持并網(wǎng)運行，為此，首先分析了電壓跌落時風機的暫態(tài)過程，然后對常規(guī)Crowbar保護電路進行了仿真分析，結果表明Crowbar投入后風機將異步運行并吸收大量無功功率，尤其是

3、故障恢復期間，DFIG異步運行不利于系統(tǒng)的迅速恢復，而且Crowbar不能直接有效地抑制直流側過電壓。針對常規(guī)Crowbar保護電路的不足，提出組合保護方案(CPS)及相應的控制策略。仿真分析表明，電網(wǎng)電壓跌落時，CPS能夠有效的降低DFIG轉子側過電流及抑制直流側過電壓，實現(xiàn)了DFIG的不間斷運行，同時相比常規(guī)Crowbar保護電路，CPS減少了故障恢復期間風機吸收的無功功率，更利于系統(tǒng)恢復。CPS提高了雙饋風電系統(tǒng)的低電壓穿越能力。

4、
　　 電網(wǎng)電壓跌落時雙饋風電系統(tǒng)需要向電網(wǎng)提供無功功率，本文在分析風機網(wǎng)側變流器無功特性和STATCOM基本原理的基礎上，提出一種無功支持策略，即電壓跌落期間網(wǎng)側變流器和STATCOM共同向電網(wǎng)提供無功功率，支持電網(wǎng)恢復。仿真研究表明，風電系統(tǒng)采用該無功支持策略后，故障期間風電場并網(wǎng)點電壓有所提升，改善了風電系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性;同時故障期間風電場輸出了更多的有功功率，減小了有功輸出降低引起的系統(tǒng)潮流變化。該無功支持策略在發(fā)揮

5、風電機組無功支持作用的同時又借助了STATCOM的力量，提高了風電系統(tǒng)的低電壓穿越能力。
　　 風電機組的高電壓穿越能力同樣影響著系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。分析了風電場電壓升高的原因和世界主要國家的高電壓穿越標準，然后對電壓升高后風機的暫態(tài)過程和應對措施進行了理論和仿真分析，其結果是:電網(wǎng)電壓升高后定子磁鏈會產(chǎn)生強制分量和隨時間衰減的直流分量，同時引起風機轉子側過電流以及直流側過電壓，危及到轉子側變流器和直流側電容的安全;電壓升高時風