雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)串電阻低電壓穿越控制研究.pdf

1、能源危機(jī)和環(huán)境污染，加大了人類對可再生能源的需求，近年來風(fēng)力發(fā)電技術(shù)作為主流新能源之一獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。隨著風(fēng)電機(jī)組容量的日益增大以及風(fēng)電滲透率的不斷提高，風(fēng)電與電網(wǎng)之間的相互影響引起了廣泛的重視。DFIG作為當(dāng)前兩大主流機(jī)型之一，因其結(jié)構(gòu)原因在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)跌落故障時(shí)，會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子過電流和過電壓、直流母線電壓波動等問題，嚴(yán)重時(shí)風(fēng)機(jī)的解列還可能造成電網(wǎng)的大面積癱瘓。因此，電網(wǎng)故障條件下保證雙饋風(fēng)電機(jī)組的不脫網(wǎng)運(yùn)行成為新的研究熱點(diǎn)。本文以

2、電網(wǎng)電壓跌落條件下的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)為研究對象，設(shè)計(jì)了外接保護(hù)裝置和優(yōu)化DFIG勵(lì)磁策略的低電壓穿越方案，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)對方案的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　首先，基于PSCAD/EMTDC軟件搭建了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上分析了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的工作原理及其矢量控制策略。之后，對電網(wǎng)電壓嚴(yán)重跌落情況下雙饋感應(yīng)電機(jī)的電磁暫態(tài)特性進(jìn)行了理論的分析和仿真驗(yàn)證。
　　其次，提出了一種適用寬功率因數(shù)范圍的串接連續(xù)可調(diào)電阻的硬件

3、保護(hù)方案。設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置采用三單相結(jié)構(gòu)，串接在風(fēng)機(jī)升壓變壓器高壓側(cè)和匯流母線之間，每相裝置均由功率二極管構(gòu)成的不控整流電路及并聯(lián)IGBT的電阻共同組成?？紤]電網(wǎng)故障初始時(shí)引起的暫態(tài)現(xiàn)象最為嚴(yán)重，采用全幅值補(bǔ)償策略計(jì)算等效電阻初值，保證了電網(wǎng)電壓跌落時(shí)刻機(jī)端電壓的穩(wěn)定。同時(shí)設(shè)計(jì)了低功率因數(shù)優(yōu)化控制策略，提升了保護(hù)裝置在低功率因數(shù)工作環(huán)境的穩(wěn)壓效果。
　　然后，提出了基于滑模定子磁鏈觀測器的滅磁控制策略。采用滑模磁鏈觀測器對DFIG定

4、子磁鏈進(jìn)行跟蹤，將觀測到的磁鏈與其經(jīng)50Hz帶通濾波器后得到的交流分量作差，獲取定子磁鏈的直流分量。之后，控制機(jī)側(cè)變流器勵(lì)磁電流，使之建立與磁鏈直流分量反向的漏磁場，加速了暫態(tài)直流分量的衰減。對滅磁控制策略的仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方案的有效性。
　　最后，搭建了包含小型風(fēng)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器和電阻保護(hù)裝置的實(shí)驗(yàn)平臺，進(jìn)行了電網(wǎng)電壓跌落故障的低電壓穿越實(shí)驗(yàn)研究。串接電阻的低電壓穿越保護(hù)裝置采用DSP2812作為主控芯片，調(diào)節(jié)PWM占空比，實(shí)現(xiàn)