双馈风力发电机组低电压穿越动态过程仿真分析

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1、电气传动自动化技术与应用》2013年第32卷第1期ElectricalDrives仿真了低电压穿越的过程，该模型适用于电力系统暂态和磁通，F标s、，分别表不定子和转子，d、a表不其所计算，能充分反映风电机组在电网发生电压跌落时的动在d—q坐标系的分．量。力B。为极对B．数，，，，分别态响应特性，为研究双馈风电机组电磁暂态特性和低电为定转子互+感，转子+漏感、+定子漏+感。03为同步角速度，压穿越提供了理论依据。，为转子旋一转电角一速度，一03为转一子的机械角速度。为机械摩擦系数，，为转动惯量。2双馈感应发电机数学模型及控制策略本文采用基于定子电压定向矢量控制的发电机控根

2、据研究目的和侧重点的不同，采用的风力发电机制策，其原理如下：模型的变量数也不相同。目前已有文献提出了一些重首先设一口旋转坐标系的d轴方向与定子电压矢量要的风力发电机数学模型[6】。本文所采用的系统模型是方向相同，于是有一，一0o将其带入电压方程式(1)由一个4阶的状态空间电气模型和一个2阶的机械模型的前两项可得：构成的。此模型的特点是考虑了定子转子暂态过程，而=出一Ri出+简化风力发电机机械动态过程的参数。在所有电气量。和参数都归算到定子侧之后，按照电动机惯例，经过一％一park变换，得到感应发电机在d一口同步旋转坐标系下的电气与动力学方程如下：将磁链方程(3)带入电压

3、方程(1)可得：^Uds一国=‰{，{，专●=+CO&ds，qs磁，刍，{将(6)式带入(7)可得：一(co一)，，制《，Uqr+(一)+(I,-)d／q童鼠@=昙(Zq一，)用PI调节器对上式中转子电流进行控制，双馈电机的转子电压控制方程可表示为：其中Kf、，=Lsi出+flUdr(十——八一)+加=tf+fgrK州、，l=l‘ds+Lr(r尸1-——八￡口r一iqr)+g目rS=+L~iq，，LsLls+LmLr=L／，+(4)‰一黝+一[一唾动力学方程：=d专一+[一唾n=Te—F一)于是根据上述的数学模型(9)和(10)可以得到基于定丢=子电压定向矢量控制策略的

4、DFIG控制框图，如图1所示公式中所用到的蛮量可南侍臆器薪取．帘-T-佃f葬诗方程式中L／、，足，分别代表电乐申．流电阻自动化技术与应用2013年第32卷第1期电气传动ElectrlcalDrives电图1DFIG定子电压定向控制系统示意图的锁相环(PhaseLockedLoop，PLL)可消除电网电压突。Crowbar。这样可以最大程度的减小系统暂态震荡，有利于系统的恢复。3Crowbar控制策略由于双馈感应风力发电机的定子直接挂网，如果电网发生故障引起电压骤降时，将会导致定子电流的增大，定子电压和磁通突降，在转子内感应出过大电流，为保护变流器不受损失，发电机的转子回

5、路会用到crow—bar电路，其原理是为转子提供过剩电流的旁路，进而对转子回路进行保护。发电机系统如图2所示。本文中采用的是IGBT型Crowbar电路，这种Crowbar电路桥臂由两个二极管串联，直流侧串连一个IGBT器件和一个吸收电阻。这种拓扑结构具有价格低廉结构体积小等优点。本crowbar保护电路以定子电流作为控制信号。在电网发生电压跌落故障时投入，通过控制转子电发电机的额定电压为690V、额定功率为1．5MW、流进而影响定子电流，并在定子电流稳定后切除额定频率为50Hz、直流侧电压稳定时为1．1kv、发电图2带有crowbar保护电路的双馈感应发电机系统示意图

6、电气传动自动化技术与应用2013年第32卷第1期EIectricalDrives机极对数2、转子电阻0．033pu、定子电阻0．小，进而促进了定子电流的回落。在关闭Crowbar保护033pu、Crowbar电路电阻Rc=0．8pu、定子转子互感电路后，。定子和转子电流都维持在低水平。图7与图8上=0．O032pu、定子漏感0．O002pu、转子漏感打0．所示，分别为电压跌落期间发电机输出的有功和无功功O002pu。在Matlab／simulink环境下建立仿真模型，仿真率。在crowbar电路工作过程中，发电机转子被短接，结果如图3一图8所示。这时发电机等效为一般感应

7、发电机，吸收系统的无功，在此之后的整个电压跌落期间，发电机一直在向电网提一定的无功功率。如图9所示，在整个电压跌落及回归的过程中，转换器直流总线的电压，一直保持在额定电压的1．2倍以内。图4发电机转子电流-⋯⋯V1『1r'图8发电机输出的无功功率-1D，一--·rt。-··r·t⋯⋯⋯⋯⋯一：图5Crowbar保护电路启动信号1∞⋯一主二一11∞_-上．_．Jlh⋯一一．⋯”’’’⋯一⋯一一●___●-●2lI~LI—I图9直流连接线电压I1I-⋯5结束语仿真结果正确直观的反映了感应发电机在低电压图6发电机定子电流穿越情况下的工作细节，整