双馈风机低电压穿越研究

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1、第37卷第6期华电技术V01．37No．62015年6月HuadianTechnologyJun．2015双馈风机低电压穿越研究陈达(台州电业局输电运检工区，浙江临海317000)摘要：低电压穿越已经成为双馈风机大规模并网的一个瓶颈。建立了双馈风机的数学模型，分析了电网电压骤降对双馈风机产生的影响，提出将双馈风机直流侧电容通过双向并联的二极管与太阳能发电站直接相连，以提高双馈风机低电压穿越的能力，进而增强电网电压的稳定性。仿真结果表明，使用该方法可以达到预期目标。关键词：双馈风机；低电压穿越；双向并联二极管；太阳

2、能发电站；稳定性中图分类号：TM614文献标志码：A文章编号：1674—1951(2015)06—0025—03电路如图2所示。图中：下标s，r和g分别表示发0引言电机定子侧、发电机转子侧和网侧变频器(GSC)交随着能源消耗的日益增长和环境的不断恶化，流侧的参数；RSC为转子侧变频器；DFIG为双馈风世界多国已把可再生、无污染的新型清洁能源作为力发电机。可持续发展的重点。风能是一种取之不尽、无污染、具有大规模开发利用前景的能源，而且风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化网发展前景的发电方式之一。双

3、馈风力发电机组(以下简称双馈风机)在风力发电中得到广泛应用，主要是因为风力发电机能通过控制转子侧励磁、相位、幅值实现双馈风机的变速恒频，同时能够对双馈风机有功、无功的输出进行图1双馈风机模型DFIC有效控制，从而进一步增强电网的稳定性。但双馈风机的控制系统受电网电压波动的影响较大。当电网电压降低时，双馈风机不能对其输出的有功、无功进行有效控制，使得电网电压情况进一步恶化，严重时会导致整个风电场拖网，造成局部电网瘫痪。因此，低电压穿越已经成为风力发电大规模并网的瓶颈。目前采用的低电压穿越方法主要有图2双馈风力发电系

4、统等效电路直流侧Crowbar及变浆距等。1．1RSC数学模型直流侧Crowbar是利用电阻将直流电容的能量在同步旋转坐标系下，当d轴定向于定子电压消耗掉，其缺点是：当电网电压波动引起直流电容电时，电机的电压方程可表示为压降低时，不能维持电容电压的稳定性。=Rs，s-I-寻+，(1)变浆距的缺点主要是：当电网动荡时，需要额外的储备电源对变浆距装置进行启动。+，(2)本文提出了采用双馈风机直流电容侧与太阳能发电站相结合的方式来提高风力发电机组低电压穿其中：越的能力，以达到双馈风机大规模并网的目的。=Lsls+Lml

5、r(3)=～LI+J’、1双馈风机的数学模型稳态运行条件下，忽略定子电阻，由式(1)可得dV=-O)s~s’双馈风力发电系统的结构如图1所示，其等值s(4)：=。0：=，。收稿日期：2014～06—16；修回日期：2015—05—15将式(4)代入式(3)可得·26·华电技术第37卷Lm．．即短路故障发生瞬间，定子电枢反应磁通和转子励一(5)，磁磁通经过定、转子漏磁路，如图3所示。．．一一(6)~．osLs—电流的状态方程a定于b转于I—每邮m+扣+t—o,~LsLra二⋯图3等效回路将式(12)代入式(3)式可

6、得Rrq．．1【—+．“￡一一ls丁式中：∞sli=∞一为转差角速度；=1一￡／(15)(L)为电机的漏磁系数，L=L+，L=L+l，。一一丁，其中远大于，L；，q'r为定、转子磁链矢量；，，I为定、转子电流矢量。由式(15)可知，当电网电压发生故障时，定子发电机定子输出的功率侧磁链来不及变化，而转子侧磁链非常小，这使得J，J迅速变大卜把]。P。+jQ=一÷，，(8)3双馈风机。的控制策略P=÷rd，(9)电网电压骤降之后，DFIG的定子绕组中将产生一寻(矗+。，很大的电流，又由于定、转子之间存在电磁耦合作可见，

7、通过控制转子电流i,d和irq可以实现对定用，导致转子电流增大，转子电流流过直流电容，即子绕组有功功率和无功功率的解耦控制。而对转子使转子侧变流脉冲器封锁，电流也会流过反向二极电流rd和irq的控制是通过RSC输出电压Urd和的管给直流电容充电。又因为网侧电压的波动，致使对电容电压的控制能力减弱，直流电容上过剩的能量不能及时输送到电网，电容电压迅速上升，严重在同步旋转坐标系，d轴以电网电压定向，则时将导致电容损毁。GSC交流侧的数学模型可表示为本文针对双馈风机直流电容电压稳定性的问一毒igd+O')sigq-I1

8、s。题，提出采用双馈风机的直流电容与太阳能发电站通过双向并联的二极管直接相连(如图4所示)的ldigd=一L鲥-tOsisa一1形式以提高的稳定性。s忽略R和变频器上的功率损耗，GSC交直流侧的有功功率平衡，即网PgacC。duac+)=，由式(12)可得=壶ua。c(ICdc訾+i—c)。(13)’2电网电压骤降对双馈风机的影响分析按照定子短路故障下的电机瞬态分析方法，