直驅永磁同步風電系統(tǒng)低電壓穿越控制策略.pdf

1、目前,風電機組的單機容量不斷增大.風電的電網穿透率不斷提升,風電對電網的影響已經不容忽視。若在電網故障時大容量風電場與電網脫離,使得電網故障加劇,致使電網解列。低電壓穿越技術成為每個風電機組必備的技術指標之一,直驅型永磁同步風力發(fā)電機(Direct-drive permanent magnet synchronouserator,D-PMSG)是主流變速恒頻的風力發(fā)電機組之一,因其在低電壓穿越方面具有更高的優(yōu)勢而受到越來越多的關注。

2、r>　　首先,本文將基于背靠背雙PWM變流器并網的直驅永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)作為研究對象,剖析系統(tǒng)中的風力機、永磁同步發(fā)電機、全功率變流器等主要模塊的工作原理并構建相應的數(shù)學模型。
　　其次,研究D-PMSG的機側變流器控制策略和網側交流器控制策略.機側變流器采用雙閉環(huán)控制策略,其中外環(huán)采用功率給定實現(xiàn)最大功率跟蹤,電流內環(huán)采用轉子磁鏈定向的控制方式,通過控制發(fā)電機電磁轉矩來調節(jié)發(fā)電機轉速,使其工作在最佳葉尖速比狀態(tài)下,實現(xiàn)了風力機

3、的最大風能捕獲。網側交流器采用電壓外環(huán)、電流內環(huán)的雙閉環(huán)控制策略,電壓外環(huán)穩(wěn)定直流側電壓,電流內環(huán)采用電網電壓定向矢量實現(xiàn)功率解耦控制。
　　然后,從能量角度分析了電網電壓跌落對直流母線的功率流動的影響,提出通過電網電壓及網側變流器的額定電流來計算機側變流器參考功率值,即設置發(fā)電機輸出的有功功率的上限是網側變流器及時處理的有功功率的容量大小。與現(xiàn)有的具有代表性低電壓穿越控制策略進行仿真對照.對比結果表明,改進控制策略能夠實現(xiàn)低電壓

4、穿越且抑制發(fā)電機轉速的上升,尤其是低風速工況下。
　　最后,分析不對稱性電網電壓跌落對D-PMSG的影響,采用基于帶通或帶阻濾波器的檢測方法分離正負序電網電壓,電網電壓正序分量引入機側變流器功率給定計算-負序電網電壓前饋來實現(xiàn)電網電流中無負序分量。結合撬棒控制,設計協(xié)調控制方式,實現(xiàn)電網電壓深度跌落時發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越,并且實現(xiàn)降低卸荷電阻的投切頻率,在MATLAB/simulink中搭建仿真模型驗證了該控制方式能夠實現(xiàn)對稱性電