双馈风力发电系统转子侧低电压穿越控制策略研究

《双馈风力发电系统转子侧低电压穿越控制策略研究》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、学兔兔www.xuetutu.coml訇似双馈风力发电系统转子侧低电压穿越控制策略研究Researchoftherotor-sidelowvoltagedipcontrolstrategyaboutdoubly-fedwindpowergeneratorsystem姜香菊‘，刘二林JIANGXiang-ju。．LlUEr-lin(1．兰州交通大学自动化学院，兰州730070；2．兰州交通大学机电工程学院，兰州730070)摘要：电网电压跌落是电网常见的故障之一，其会为风电机组的安全持续运行和维持电网的稳定埋下

2、极大的安全隐患。为了解决此问题，本文分析了风力发电机组低电压穿越的现实技术方案；分析了电网电压跌落时双馈感应风力发电机的暂态特性，设计了包括改进控制策略和增加保护电路的方案。仿真表明，文中提出的方案可以有效的抑制转子侧过电流和减小直流母线电压的波动，能将电磁转矩的振幅限定在额定值以内，解决了传统控制策略中存在的问题。关键词：保护电路；风力发电；低电压穿越；暂态数学模型；控制策略中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1009-0134(2012)3(下)-0043-04Doi：10．3969／J．iss

3、n．1009-0134．2012．3(下)．140引言／Js=fs+p+j足‘+p+j(1)通常情况下，当电网电压发生跌落时，会引=Lsis+Lmir起风力发电机组定子端电压下降，同时定子过电=Lm／s+‘‘流；因为定转子间的强耦合关系，也会导致转子侧过电流和过电压。若电压跌落比较严重时，还其中，U、U，是定、转子电压矢量；f、f，是定、可能导致变流器电力电子器件的损坏。转子电流矢量；、，是定、转子磁链矢量；=+、Lr=+L朋分别是定子和转子自感；1风力发电系统实现技术方案、分别是定子漏感和转子漏感，且远大转

4、子侧完成低电压穿越(LVRT)的方案主要有于和L。两种：1)通过在双馈发电机转子侧增加Crowbar由式(1)可得双馈风力发电机的T型等值电路保护电路的方式来实现双馈风力发电机组的低电图，如图l所示。压穿越功能。2)通过改进转子侧变流器的励磁控制方法来实现风电机组的低电压穿越功能[5~81。咫Lrd足双馈风力发电系统稳态运行时采用基于定子电压定向的矢量控制策略，当机组检测到电网电压发生跌落时，Crowbar保护电路开始工作，转子侧闭锁，停止工作；当电网电压开始恢复时采用改进的励磁控制策略以实现风电机组低电压穿

5、越的要求；电网电压完全恢复后仍然采用稳态运行j1jCO。时的控制策略。图1双馈风力发电机T型等值电路图2电网电压跌落时双馈风力发电机令is：Lsi,／Lm+fr，于是可知：暂态特性fis=Lm(is—i)／Lr在电网电压发生跌落时，双馈风力发电机的{妒=Li+Lmfr=Lmfd(2)定子电压和磁链不是常量，若考虑定子电流的暂I=fd／Ls+(Lr一／L)态变化过程，双馈风力发电机的精确数学模型可表示如下：将式(2)代入式(1)可得如下表达式：收稿日期：2011-11-01作者简介：姜香菊(1979一)，女，讲

6、师，硕士，研究方向为模式识别和智能控制技术。第34卷第3期2012—3(下)【43J学兔兔www.xuetutu.com务l匐化坐标变换，得出在三相坐标系中的指令值、、j足+上lmp二q(3)。然后进行PWM调制，最终实现在电网电压跌c‘一每¨落时有功、无功功率解耦控制。==由于定子侧电压U、磁链不是常量，所以—由式(3)中的第一个方程式可得：一pus-Rs一j(4)将式(4)代入式(3)的第二个方程式可得：肆‘+(一鲁)+j+每(一一j∞)(5)按定子电压定向的控制策略经整理可得：lrq=Rr++一(Rfs

7、q+qd)、乏芝：Bpi~q：二㈤令{Urd=Urd++AUrdIl●’【“rq=rq+rqUAuAUrd(7)、‘，，一、图2电网电压跌落时的控制系统框图其中，(Bp)i~d4仿真结果及分析，【=(足+邱)图3是电网电压跌落时传统控制策略下的仿真图，在图3中，假设在t=0．8s时刻发生电网短路fAUrd一+(“。d一+q)故障，电压跌落0．8pu，持续时问为t=0．2s，电网IAurq=(A)s~／／rd一(+d)将式(7)作为电网电压跌落时，双馈风力t(s)t(s)发电机低电压穿越控制策略的实现依据，与传

8、统(a)定子电压变化过程(b)直流母线电压变化过程的矢量控制策略相比较，改进以后的控制策略是在原来的基础上增加转子电压的补偿量Lm(一Rf。一j∞1)／。3转子侧变流器实现低电压穿越控制策略t(s)t(s)电网电压跌落时的控制系统框图如图2所示。(c)定子电流分量变化过程(d)转子电流分量变化过程在图2所示的当电网电压跌落时的控制系统框图中，双馈发电机定子侧输出功率P‘、a与经计算得到地反馈值、Q。