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1、有关变速恒频风力发电机组控制技术浅议 摘要:通过比较和分析国内外的风电场在接入电网时所需要的技术规范，研究出了对风电机组进行控制的要求及与其相对应的控制的目标。阐述了VSCF（变速恒频）风电机组在以目标为MPPT（最大功率点跟踪）的控制方案；结合了输电网的相关技术规范对风电机组提出的相应控制要求，介绍了VSCF风电机组在LVRT（低电压穿越）时的控制方法和保护措施。同时分析了有关风电机组以提高电能质量、调频能力为目标的研究现状。关键字：风电场；MPPT；LVRT性能中图分类号：TM61文献标识码：A文章编号：0、引言近年来,风电装机容量在全球范围内保持着高速的增
2、长,欧洲、北美和亚洲等是风电装机的主要市场。截至2008年底,欧洲的风电总装机容量已经达到了65.9GW,比2007年有了大幅度的增长，约为15%,风能发电量约占了欧盟约4.4%的用电需求量。根据欧盟委员会最新的规划,计划到2020年风电装机容量需要达到230GW,来满足欧盟地区14%-18%的电力需求量[1]。中国的风电发电项目虽然起步较晚,但是截至2008年底,7风电装机总容量已经达到12.2GW，以此速度计划到2020年底，全国风电总装机总容量达到3000万kW。据世界风能委员会的预测,到2020年全世界的电能消耗将有约12%的电能来自于风力发电[2]。风力
3、发电对电力系统的影响主要体现在电能的质量方面,其中包括电压变化、谐波、闪变等3个方面的内容。同时还在于对电网可靠性的影响,包括短期的影响和长期的影响两个方面。短期影响为输电阻塞、备用、常规机组效率的降低、减排等4个方面,长期影响主要为对发电容量充裕度的影响,一般是从风电机组容量可信度的角度对其进行说明。在世界范围内,北美、欧洲的风电技术一直处于领先地位,北欧国家的风力发电普及水平最高,德国风电的装机总容量排在欧洲前列，同时，由于北美的电力系统的电力市场构成以及输电网的所有权分散，使得与风电相关联的部分标准仍在起草或更新中。1、风电机组的控制要求与目标对于风电机组的
4、标准与风电机组所接入的电网的技术规范的两个因素的权衡，形成了对风电机组的控制要求。目前国际上比较通用的风电机组标准为IEC61400系列标准,而国内目前实行的风电机组标准绝大部分是从国际电工委员会(IEC)的标准中转化而来,比如：目前使用的GB/T20320-2006《风电机组电能质量测量和评估标准》同IEC61400-21标准是相同的[3]。7由于电力系统中的不同配置、风电在系统中所占比重和电网调度对风电的不同要求,同时在风力发电运营中电力市场机制的引入使得非常复杂的电网互联规则更加难以制定,所以目前国际上没有关于风电场接入电力系统相应的通用标准。国内的《风电场
5、接入电力系统技术规定》（2009修订稿）规定不论是对允许运行风电场的频率范围和LVRT能力,还是切出风电机组的功率恢复率等方面,其标准都比较偏低，这是由于目前风力发电占国内能源结构比例较低,随着国内风电发电量比例的不断提高,风电接入电网的相应标准也将逐渐严格。实际在北欧、德国的输电网技术规范和美国的标准中,已经在很多方面要求风电场机组具备同常规发电机组同样的性能标准[4]。通过以上有关电网对于接入的风力发电的要求和IEC中关于风电机组的标准分析,则其控制要求的内容可以概括为:1.关于风电机组发电的利用效率要不断提高；2.风电机组需要在低压运行的时候不能断开与电网的
6、连接,同时尽可能的提供必要的无功功率来协助早点恢复电网的电压；3.符合IEC标准当中对于电能质量标准的要求；4.频率稳定的能力,能够在一定的频率范围内保持并网运行。对应于控制要求的控制目标为:1.最大功率点跟踪(maximumpowerpointtracking,MPPT)；2.提升风电机组的LVRT性能；3.强化控制水平,增强风电机组的调频能力；4.7提高风电机组的电能质量。对实现这4个控制目标的控制方案进行简单的说明介绍。2、实现MPPT目标的控制PMSG变流器实现对MPPT目标的控制，其有很多种拓扑形式,并且拓扑形对于PMSG的控制方案的影响比较大。MSC(
7、machinesideconverter,机侧变流器)可以使用不控整流加上网侧逆变器加上boost变换的拓扑形式；也可以用全控型的器件。GSC(gridsideconverter,网侧变流器)在早期使用晶闸管较多,目前PWM变流器的背靠背的拓扑形式主要用于新建的风电机组。3、LVRT性能改进对于DFIG，除了将crowbar电路安装在转子与转子变流器之间,还可以将crowbar电路安装在直流链上,同时配合超级电容储能装置——双电荷层电容器的使用对电网提供保护,其中双电荷层电容器当UDC（直流链电压）过高的时候就会从直流母线上吸收功率,当UDC过低的时候会将功率释放
8、,从而来维
