故障电网下双馈风电系统运行技术研究综述

《故障电网下双馈风电系统运行技术研究综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、故障电网下双馈风电系统运行技术研究综述华北电力大学电气与电子工程学院在读硕士研宄生北京市100000摘要：为提升电网对风电的接纳能力、规范风电机组并网运行方式，世界各国纷纷制定出台了相应的风电并网接入导则，对风电机组运行的安全性、稳定性提出了严格要求，木文对故障电网下双馈风电系统运行技术进行了分析探讨。关键词：双馈感应风力发电机；故障电网；技术一、双馈发电机模型双馈发电机的三相坐标系下，磁路及功率都会存在耦合，因此需要利用dq坐.标系下的矢量控制进行解耦。对双馈发电机dq染标下的数学模型研究对变流器控制有重要意义，经过Park变换直接给岀电机模型：式中Rs

2、、Rr分别为定了•电阻和转了•电阻，ωe为同步转速，ωs为同步转速与转子转速差，Ψ为磁通量，U为电压，i为电流，下标rd,rq,sd,sq分别表示转子d，q轴和定子d，q轴，pn为极对数。二、双馈风电变流器运行技术关注焦点1、不脱网运行技术早期的风电并网规范对风电机组故障穿越运行能力的考察集中在低电压穿越(lowvoltageridethrough,LVRT)方面。从电压骤降幅度、并网运行时间两方面来看，英国、美国分别要求风电机组能够在并网点电压跌落至15%额定值时持续并网运行140ms和625ms不脱网，而澳大利亚要求在电

3、压跌落为零的条件下持续运行120ms不脱网，即实现零电压穿越(zerovoltageridethrough,ZVRT)[7]。我国要求风电机组在20%的机端电压条件下不脱网连续运行至少625ms，可见我国的风电并网规范要求相对保守。与电压骤降相对应，电压骤升也是一种常见的电网故障。在2011年2月甘肅酒泉风机脱M事故中，由于局部无功过剩致使电压骤升，进而导致54%的风机出现过电压保护而脱网［8-10］。0前，澳大利亚、丹麦等国己将高电压穿越(highvoltageridethrough,HVRT)要求写入并网规范。表1给出了不同国家低电压与高电压故障穿越规

4、范要求的技术指标，这也是风电并网规范对并网风力发电机组的最基本要求。在实际电网中，常有大功率设备启动、电网短路故障等发生，这些因素造成了电压短吋骤降这类最常见的电网故障。文献［11-12］指出，双馈风力发电机转子过电压峰值常在电压骤变后第一个周期内出现，其峰值人小由转子电压稳态分量和直流暂态分量之间的相位决定，当二者相叠加吋最大，而相抵消吋最小;短路电流则由与电压骤变幅度成正比的暂态分量和与其成反比的稳态分量构成，与故障类型、故障点位置以及控制系统等因素密切相关。此外，电压骤升作为另一种常见的电网故障，时常发生在电网故障切除、局部无功过剩的情况下。在电压骤

5、升条件下也会出现直流侧过压现象，但与电压骤降吋因发电机电流冲击而产生的机理不同，电压骤升时的直流侧过压主要是由于这种故障下网侧变换器的Boost升压电路工作条件难以满足所引起的。电网电压骤升也会引起剧烈的转子电流过渡过程；冋吋，由于工作点实际电压的抬升，电机磁路会出现饱和、励磁电感下降等负面效应，进而加剧电流冲击。这些双馈变流器不脱网运行能力的研宄为深入探讨双馈发电机暂态特性提供了重要信息，并为分析和确定双馈变流器安全运行区域提供了参考依据，进而为设计科学合理的LVRT与HVRT相互衔接、相互配合的冇效控制方案奠定基础2、友好并技术在实际电网中，由于电网的

6、单相、两相接地故障、相间短路、单相供电电气化铁路的运行、拖动变流器的不控整流方式等因素，均会造成三相电压不平衡以及低次谐波畸变，因此我国风电标准要求风电机组能承受长期2%的电压不平衡度、短时4%的电压不平衡度以及4%的电压谐波畸变率。然而，双馈风电系统作为独立发电单元，需确保高品质电能质量输出。根据GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》要求：正常运行吋，其电压偏差应在标称电压的3%〜7%范围内；公共连接点注入电流谐波应满足GB/T14549-1993的要求。在负序以及谐波电压扰动的条件下，双馈风电系统输出

7、电流存在明显的不平衡以及谐波畸变，并且较大的不平衡电流可能会导致电压偏差超出指定范围，冋吋严重谐波畸变的电流也无法满足并网规范对于谐波注入电流的要求。网侧变流器在实现直流侧电压稳定、单位功率因数运行外，还能向电网提供无功补偿、谐波抑制等一系列辅助服务功能。其中，通过调节网侧变流器输出无功电流，实现对并网点负序电压的抑制，可降低苏电压偏差以满足并网规范的技术要求。通过对网侧变流器控制实现冇源滤波器的辅助功能，可确保双馈风电系统高正弦度电流输出，以满足并网规范对于注入电流谐波的要求。因此，充分利用网侧变流器辅助服务功能，可最大限度提升双馈风电系统输出特性，以满

8、足风电并网规范的技术要求。同吋，为确保长期稳定的并网发电运行，双馈