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DFIG风电机组不间断运行的实现(一)

时间:2014-07-01 14:02来源:未知 作者:admin 点击:
引言 随着能源紧缺的加剧,可再生能源的代表之一风能越来越受欢迎,风力发电装机容量也不断增加,但是风电场对风力发电机组的运行要求也随之严格。例如,要求在电网故障下具有不间断运行的能力,其中最具挑战性的是,在电力系统出现电压严重不对称或零电压故障时[1],要求DF

     引言


     随着能源紧缺的加剧,可再生能源的代表之一——风能越来越受欢迎,风力发电装机容量也不断增加,但是风电场对风力发电机组的运行要求也随之严格。例如,要求在电网故障下具有不间断运行的能力,其中最具挑战性的是,在电力系统出现电压严重不对称或零电压故障时[1],要求DFIG(双馈发电机)风电机组能保持与电网的连接,并向电力系统提供无功,帮助恢复电网电压。由于双馈风电机组励磁变频器容量较小,对电网的变化比较敏感,当电网故障引起发电机输出端电压出现小值的对称跌落或者三相不平衡时,应尽量考虑通过改进DFIG发电系统的运行控制来实现风力发电机组的不间断运行;但当电网出现严重跌落时,会引起转子侧变流器严重过流和直流母线严重过压,上述方法不再可行,应考虑通过合适的保护措施以及变流器协同控制来实现机组的不脱网运行。也有一些文献提出了几种相关的方案仿真研究[2],比如基于Crowbar 保护电路的不脱网运行。但详细的变流器工作时序以及保护电路与变流器具体协调控制并没有提及。目前国际上虽然提到实现零电压穿越的说法[3- 5],也只是给出了相应仿真验证,并无相应文章提供可靠的实验波形。


     本文提出一种在电网电压严重不对称或零电压时,能实现DFIG风电机组不间断运行的控制方案,并在变流器和发电机的不同时间段给出电网电压严重不对称和零电压时的输出电流波形以及相应状态机时序,控制性能完全达到电网公司制定的风力发电机组并网要求。该方案几乎没有硬件上改动,节约了成本;同时不吸收电网的无功。


     1 电网电压跌落时转子侧电压动态特性


     在空间矢量参考坐标系下,双馈感应发电机定、转子电压方程如式(1):

 

    

 

    


     从式(13)看出,ur1正比于电网电压跌落深度、r。也就是说ur1 在电网故障时,转子侧过电压取决与负载以及电网跌落时刻。

 

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