直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組故障穿越控制策略研究.pdf

1、隨著風(fēng)電場的規(guī)模和風(fēng)機單機容量越來越大，風(fēng)電接入后對電網(wǎng)運行的影響也日益突出。電網(wǎng)規(guī)程要求風(fēng)電機組具有電網(wǎng)故障穿越能力。直驅(qū)型風(fēng)電機組通過全功率變流裝置接入電網(wǎng)，一般認為全功率變換器將電網(wǎng)和發(fā)電機組解耦，對電網(wǎng)波動的適應(yīng)性好，相比雙饋結(jié)構(gòu)更易穿越電網(wǎng)故障，具有較好的應(yīng)用前景。直驅(qū)風(fēng)電機組在電網(wǎng)故障下運行仍然會產(chǎn)生很多問題，特別是在不對稱故障情況下，存在較多問題亟待解決。并網(wǎng)變流器同步信號的提取是直驅(qū)風(fēng)電機組并網(wǎng)穩(wěn)定運行的前提，本文將對準(zhǔn)

2、確提取電網(wǎng)同步信號的方法，以及直驅(qū)風(fēng)電機組的故障穿越控制策略開展研究工作。
　　在電網(wǎng)電壓不對稱和含有諧波的情況下，直驅(qū)風(fēng)電機組中網(wǎng)側(cè)換流器的控制需要提取電網(wǎng)電壓的同步信號，并實現(xiàn)正負序分離。在電網(wǎng)電壓畸變的情況下，現(xiàn)有提取同步信號和正負序分量的方法都受到諧波的干擾，本文提出一種基于解耦多同步參考坐標(biāo)系的同步信號檢測方法（DMRSF-PLL），該方法通過在正負序dq軸系以及低次諧波的dq軸系分解，實現(xiàn)了多軸系dq分量的解耦，可以在

3、電網(wǎng)電壓不對稱和含有諧波分量的情況下，快速提取出電網(wǎng)電壓的頻率和相位信息，同時還可得到正負序分量的dq軸變換結(jié)果。仿真結(jié)果表明提出的方法在電網(wǎng)電壓不對稱、頻率變化和含有多次諧波情況下均具有很好的同步效果。將該方法應(yīng)用到直驅(qū)風(fēng)電機組并網(wǎng)系統(tǒng)中進行仿真驗證，仿真結(jié)果表明該方法能消除電網(wǎng)電壓諧波對輸出電流的影響。
　　根據(jù)電網(wǎng)故障特征，本論文首先分析了直驅(qū)風(fēng)電機組（以永磁同步發(fā)電機組PMSG為參考）在故障運行條件下的功率關(guān)系，根據(jù)分析結(jié)

4、果將電網(wǎng)故障情況下機組實現(xiàn)故障穿越所面臨的問題總結(jié)為由電網(wǎng)電壓正序分量有效值下降帶來的“有功不平衡”和電網(wǎng)電壓負序分量帶來的“功率波動”兩類問題。依據(jù)所總結(jié)的這兩類問題，對目前直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組的故障穿越方法進行了總結(jié)，分析了不同方法的優(yōu)缺點，提出了直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的故障穿越控制仍然需要研究解決的問題。
　　根據(jù)直驅(qū)風(fēng)電機組在不對稱故障情況下產(chǎn)生的網(wǎng)側(cè)負序電流和直流母線電壓波動的問題，本文提出了一種PMSG機組的控制策略，該控制策略

5、可消除網(wǎng)側(cè)變換器并網(wǎng)電流的負序分量和抑制直流母線電容電壓的二倍工頻波動。在網(wǎng)側(cè)換流器的控制中采用電網(wǎng)負序電壓前饋的方法來消除并網(wǎng)電流負序分量；在機側(cè)變換器的控制中提出了一種新的發(fā)電機電磁功率跟蹤控制思想，使發(fā)電機的輸出功率跟蹤網(wǎng)側(cè)變換器的輸出功率，抑制了不對稱故障情況下直流母線電壓的二倍工頻紋波和限制直流側(cè)電壓上升，提高了不對稱故障穿越能力。通過仿真分析，驗證了故障各種工況下文中提出的控制方法的有效性。
　　本文設(shè)計了數(shù)字控制三相