雙饋風(fēng)力發(fā)電機故障穿越技術(shù)研究.pdf

1、隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的逐步成熟，我國風(fēng)電發(fā)展呈現(xiàn)區(qū)域化、集群化特點。由于雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機（DFIG）定子直連電網(wǎng)、變換器對轉(zhuǎn)子過電流的控制能力較弱，使得電網(wǎng)故障時變換器對DFIG的控制失效而引起風(fēng)機脫網(wǎng)事故。因此，本文針對DFIG的控制系統(tǒng)、暫態(tài)機理分析和故障穿越（FRT）技術(shù)展開以下研究：
　　鑒于現(xiàn)有整定方法所得PI參數(shù)無法獲得良好的動態(tài)響應(yīng)，提出應(yīng)用免疫遺傳算法（IGA）優(yōu)化DFIG控制系統(tǒng)PI控制器參數(shù)。將DFIG的控制目標(biāo)

2、作為PI參數(shù)的優(yōu)化目標(biāo)，以極點配置法的整定值作為初值提高優(yōu)化效率。由于DFIG具有控制回路間相對獨立、回路內(nèi)緊密聯(lián)系、PI參數(shù)值變化范圍大等特點，對編碼、交叉和變異算子、免疫算子進(jìn)行自適應(yīng)改進(jìn)，形成改進(jìn)免疫遺傳算法（ IIGA）。在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型，分別對極點配置法和IIGA優(yōu)化后的PI參數(shù)進(jìn)行仿真實驗，結(jié)果表明采用IIGA所得PI參數(shù)具有更好的動態(tài)性能。
　　針對DFIG暫態(tài)過程分析困難這一問題，利

3、用兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生對稱和不對稱跌落故障時，電壓跌落和恢復(fù)過程定、轉(zhuǎn)子磁鏈正、負(fù)序分量表達(dá)式，并對比其異同點。由于定、轉(zhuǎn)子磁鏈各分量頻率不同，引入空間矢量圖法，分析磁鏈各頻率分量的空間位置關(guān)系及其變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，利用空間矢量合成和三維圖解的方法，分析和求解故障全過程轉(zhuǎn)子磁鏈變化規(guī)律和電流極值出現(xiàn)條件，以及Crowbar電阻值大小對磁鏈、電流幅值的影響。據(jù)此，提出帶并聯(lián)電阻Crowbar電路的阻值選取及投切

4、控制策略方案。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建了DFIG電磁暫態(tài)模型，仿真結(jié)果驗證了理論分析和改進(jìn)方案的合理性。
　　由于電壓驟升引起的風(fēng)機大規(guī)模脫網(wǎng)事故頻發(fā)，歸納和總結(jié)近幾年國內(nèi)幾起典型風(fēng)機脫網(wǎng)事故及原因分析和國外已有高電壓穿越（HVRT）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。利用電壓跌落時的數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出電網(wǎng)電壓驟升過程磁鏈、電流的表達(dá)式，發(fā)現(xiàn)兩者具有相同的暫態(tài)變化規(guī)律，但是在各自標(biāo)準(zhǔn)限度內(nèi)電壓驟升時產(chǎn)生的磁鏈暫態(tài)直流分量幅值相對較小，在相同控制策略