基于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的風(fēng)電系統(tǒng)故障穿越能力研究.pdf

1、隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的不斷增加，風(fēng)電系統(tǒng)與電網(wǎng)之間的相互影響也越來(lái)越大，其中風(fēng)電系統(tǒng)的故障穿越能力成為影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一。本文重點(diǎn)研究了雙饋風(fēng)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(fēng)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不間斷運(yùn)行和提供無(wú)功支持兩個(gè)角度進(jìn)行研究，高電壓穿越能力方面主要從電網(wǎng)電壓升高后風(fēng)機(jī)的暫態(tài)過(guò)程及應(yīng)對(duì)措施角度進(jìn)行研究。
　　 分析了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)的

2、基本原理，建立了DFIG三相靜止坐標(biāo)系和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并分析了轉(zhuǎn)子側(cè)變流器定子磁鏈定向控制策略;建立了DFIG網(wǎng)側(cè)變流器的數(shù)學(xué)模型并分析了網(wǎng)側(cè)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(xué)模型。
　　 電網(wǎng)電壓跌落時(shí)雙饋風(fēng)電系統(tǒng)需要保持并網(wǎng)運(yùn)行，為此，首先分析了電壓跌落時(shí)風(fēng)機(jī)的暫態(tài)過(guò)程，然后對(duì)常規(guī)Crowbar保護(hù)電路進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明Crowbar投入后風(fēng)機(jī)將異步運(yùn)行并吸收大量無(wú)功功率，尤其是

3、故障恢復(fù)期間，DFIG異步運(yùn)行不利于系統(tǒng)的迅速恢復(fù)，而且Crowbar不能直接有效地抑制直流側(cè)過(guò)電壓。針對(duì)常規(guī)Crowbar保護(hù)電路的不足，提出組合保護(hù)方案(CPS)及相應(yīng)的控制策略。仿真分析表明，電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，CPS能夠有效的降低DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)電流及抑制直流側(cè)過(guò)電壓，實(shí)現(xiàn)了DFIG的不間斷運(yùn)行，同時(shí)相比常規(guī)Crowbar保護(hù)電路，CPS減少了故障恢復(fù)期間風(fēng)機(jī)吸收的無(wú)功功率，更利于系統(tǒng)恢復(fù)。CPS提高了雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越能力。

4、
　　 電網(wǎng)電壓跌落時(shí)雙饋風(fēng)電系統(tǒng)需要向電網(wǎng)提供無(wú)功功率，本文在分析風(fēng)機(jī)網(wǎng)側(cè)變流器無(wú)功特性和STATCOM基本原理的基礎(chǔ)上，提出一種無(wú)功支持策略，即電壓跌落期間網(wǎng)側(cè)變流器和STATCOM共同向電網(wǎng)提供無(wú)功功率，支持電網(wǎng)恢復(fù)。仿真研究表明，風(fēng)電系統(tǒng)采用該無(wú)功支持策略后，故障期間風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓有所提升，改善了風(fēng)電系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性;同時(shí)故障期間風(fēng)電場(chǎng)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(wú)功支持策略在發(fā)揮

5、風(fēng)電機(jī)組無(wú)功支持作用的同時(shí)又借助了STATCOM的力量，提高了風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越能力。
　　 風(fēng)電機(jī)組的高電壓穿越能力同樣影響著系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。分析了風(fēng)電場(chǎng)電壓升高的原因和世界主要國(guó)家的高電壓穿越標(biāo)準(zhǔn)，然后對(duì)電壓升高后風(fēng)機(jī)的暫態(tài)過(guò)程和應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了理論和仿真分析，其結(jié)果是:電網(wǎng)電壓升高后定子磁鏈會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)制分量和隨時(shí)間衰減的直流分量，同時(shí)引起風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)電流以及直流側(cè)過(guò)電壓，危及到轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和直流側(cè)電容的安全;電壓升高時(shí)風(fēng)