双馈异步风力发电系统低电压穿越控制策略仿真.pdf

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1、第29卷第1期湖北工业大学学报2O14年O2月V01．29No．1JournalofHubeiUniversityofTechnologyFeb．2O14[文章编号]1003—4684(2014)01—0001—06双馈异步风力发电系统低电压穿越控制策略仿真吴佳思，张步涵，李枚，靳冰洁(华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室，湖北武汉430074)[摘要]根据我国颁布的风电并网标准，将电压跌落深度区域划分为三个，讨论了在不同区域内DFIG实现低电压穿越的方法，并且在Matlab／simulink环境下进行了仿真验证。仿真结果表明：装设有撬

2、棒和chopper保护的DFIG在实现低电压穿越问题上相比于只有主动式撬棒保护的DFIG更有优势，并且可以保护双馈风电机组在电压跌落深度在8O以内的情况下不被切机。因此，含有撬棒和chopper保护的DFIG在较多情况下已经具备低电压穿越能力。[关键词]双馈感应发电机；低电压穿越；并网标准；保护装置[中图分类号]TM614[文献标识码]：A、风能是一种清洁的可再生能源，而且在考虑开跌落参数的动态特性，研究总结了不同类型故障发发费用和储量的基础上，风能又是所有可再生能源生时，DFIG具有不同的特点，当对称故障发生时，中最具商业价值的口]。随着大规

3、模风电的并网运故障发生时刻的不同不会引起电压跌落的相角不行，电网电压跌落期间，风电场控制及其对电网安全同，而故障恢复时刻的不同，则会产生不同的恢复过稳定的影响已成为风电发展的重要课题之一[2]。，程[4]。并没有考虑加入低电压穿越保护的情况，在目前，国内的主流机型为1．5MW双馈式变速故障发生的时候由于撬棒等保护硬件装置的动作，恒频风电机组(结构如图1)，双馈式感应发电机故障特性会发生很大的变化。(doublefedinductiongenerator，DFIG)的定子直接辜接人电网，电网电压的波动将引起定子电流的变化。={：由于电压跌落较深的

4、时候，DFIG的功率基本无法送出，会造成定子电流的急剧升高，而由于定转子之间的强耦合关系，会引起转子电流的急剧上升，进而威胁变流器的电力电子器件的安全。如果不采取一定的保护措施，短路等故障造成的电压跌落会直接图1DFIG结构图导致过电流、直流母线过电压、有功功率和无功功率的振荡等，而定转子绕组的电阻和漏抗不足以抑制文献[2]指出，关于低电压穿越问题的研究多集浪涌电流，较大的电流和电压可能会导致励磁变流中于电网发生对称故障时的撬棒保护电路及其控器和定转子绕组及母线电容的损坏。制，虽然也有文献关注过双馈电机在不同运行状态DFIG在外部电网线路发生短

5、路故障时候接人之间的切换问题，但是对具体的实现逻辑鲜有涉及，电网的动态特性，被学者们广泛研究，如文献1-33提对撬棒电路的逻辑控制方面的介绍也较少。文献到的，电压跌落会引起DFIG内部定子磁链感生出[5—8]关注了撬棒保护的运行时间问题以及撬棒保自然磁链，和电压的跌落程度相关，并且感生出相对护运行较长时间带来的不利影响。文献[9—10]提到于正常运行时非常大的电压，对于DFIG的安全产了chopper装置可以较好的保护直流母线电压，并生非常大的威胁。有学者关注了对称和不对称故障且参数设计合适的情况下，可以减少撬棒保护电路发生时，双馈型风电机组计

6、及电压恢复，相角跳变和[收稿日期]2013—11—28[基金项目]国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2012CB215100一G)[作者简介]吴佳思(1990一)，女，河南遂平人，华中科技大学博士研究生，研究方向为风力发电2湖北工业大学学报2014年第l期的多次投切。这些方法都是基于被动式撬棒保护的方法提出的，而且一般撬棒投入时间比较长。所以对于撬棒保护的控制逻辑以及其和chopper保护控制逻辑的协调配合鲜有讨论。本文基于风电并网规定的基础上，讨论了三种不同的电压跌落深度区域内，DFIG的低电压穿越运行控制策略，基于主动式撬棒保

7、护的滞回判断控制策略，研究了电网电压深度跌落时，撬棒保护和一口om¨chopper保护的协调配合，并且通过对DFIG暂态过图3双馈风电发电机组低电压穿越仿真程的分析推导，得到了判断撬棒保护需要投入动作的电压跌落深度临界值的方法。2三个不同电压跌落深度区域DFIG1风电接入标准的控制策略2．1电压跌落深度较轻中华人民共和国国家标准GB／T19963—201l较小的定子电压对称骤降这种状态下可以通过《风电场接入电力系统技术规定》_】规定了风电场变换器自身的控制调节以及桨距控制，来实现对风接人电网必须满足的低电压穿越要求。图2为风电机内部过电压过电流

8、的控制，使DFIG、变换器电流场低电压穿越要求。发生故障时候的考核电压为风和电压保持在其限额内，无需保护动作。图4—5为电场并网点即PCC点电压。1)