基于动态电压调节器的风电机组低电压穿越策略.pdf

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1、第３５卷第１６期Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１６２０１１年８月２５日Ａｕｇ．２５，２０１１基于动态电压调节器的风电机组低电压穿越策略洪芦诚１，魏应冬１，姜齐荣１，王志永２（１．清华大学电机系柔性输配电系统研究所，北京市１０００８４；２．北京三得普华科技有限责任公司，北京市１０００８６）摘要：随着并网大型风电场装机容量的逐年增长，低电压穿越（ＬＶＲＴ）能力已经逐渐成为风电机组并网的一个重要指标。文中提出了一种利用动态电压调节器（ＤＶＲ）辅助风电机组在电网电压跌落工况下实现ＬＶＲＴ的策略。ＤＶＲ串联接入风电机组机端和电网公共连接点（ＰＣＣ）之间，电网电压正常时通过静态开关柜将其旁路，电网电压跌落时

2、利用反压技术进行快速投切，ＤＶＲ通过调节使风电机组机端电压维持正常；同时，ＤＶＲ在风电机组和电网之间提供功率通道，利用直流母线上的刹车电阻消耗掉过剩功率，保证直流电容电压的稳定及风电机组的正常运行。利用恒速异步风力发电机（ＦＳＩＧ）配合ＤＶＲ建立了仿真模型和实验平台，给出了在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ环境下的仿真及实验结果。关键词：风力发电；感应发电机；电压跌落；动态电压调节器；低电压穿越０引言除后辅助机组的快速恢复，而非针对故障过程本身。与ＦＳＩＧ相比，ＤＦＩＧ本身包含电力电子器件，具备在风力发电技术逐渐成熟的今天，随着并网风一定的无功调节能力，遭遇电压跌落时可以通过控电场装机容量的逐

3、年增长，风电场对系统稳定性的制策略的调整以及添加硬件电路实现ＬＶＲＴ。基［１－２］影响已不容忽视，很多国家对风电场并网提出了［８］［９］于改进矢量控制或鲁棒控制的控制策略可以有［３－４］严格的技术要求，甚至用常规火电厂的标准要求效应对电压的浅度跌落，但该方案的控制效果往往风电场。在这些技术要求中最为人们重视的是风电受到ＤＦＩＧ本身励磁变频器容量的限制，存在可行机组的低电压穿越（ｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅ－ｔｈｒｏｕｇｈ，性区域的限制。更加主流的策略是在ＤＦＩＧ转子侧ＬＶＲＴ）能力，即当电网发生故障或扰动引起风电场［１０－１２］安装Ｃｒｏｗｂａｒ系统，但Ｃｒｏｗｂａｒ动作期间，并网点

4、电压跌落时，在一定的电压跌落范围内，风电ＤＦＩＧ等效为鼠笼式异步发电机运行，将从电网吸机组能够不间断并网运行。收大量无功功率用于励磁，这不利于电网故障的迅目前市场上的风力发电机类型可以概括为［５］速恢复。３类，即直接并网的恒速异步风力发电机（ＦＳＩＧ）、与ＦＳＩＧ和ＤＦＩＧ不同，ＰＭＳＧ通过背靠背全双馈式异步发电机（ＤＦＩＧ）和直驱式永磁同步发电功率逆变器与电网连接，定子端与电网完全解耦，因机（ＰＭＳＧ）。此故障穿越能力较强。电压跌落期间，ＰＭＳＧ的主ＦＳＩＧ与ＤＦＩＧ都是定子侧直接连接电网，这种要问题在于功率不平衡导致直流母线电压上升，文直接耦合的方式使得电机很容易受到电网电压跌落

5、献［１３－１４］讨论了通过对ＰＭＳＧ逆变器硬件部分的的影响。其中，ＦＳＩＧ不包含电力电子器件，电压跌改装和网侧变流器控制策略的调整可以较好地实现落期间的主要问题是电磁转矩衰减导致的转速飞ＬＶＲＴ。升。其简单的结构使得能采取的措施也很有限，一［６］实现ＬＶＲＴ的理想方案是在电压跌落期间将般通过静止无功补偿器（ＳＶＣ）或静止同步补偿器［７］风电机组从电压跌落点隔离出来，避免受到电压跌（ＳＴＡＴＣＯＭ）进行无功补偿，在电压跌落期间缓落的影响。在这一点上，ＰＭＳＧ具有先天的优势，解公共连接点（ＰＣＣ）的电压，故障切除后为ＦＳＩＧ而ＦＳＩＧ和ＤＦＩＧ则通过外部设备辅助实现。美国迅速恢复提供足够

6、无功功率，实现风电机组的［１５］超导公司推出了一种无功补偿器Ｄ－ＶＡＲＲＴ用ＬＶＲＴ。但是，电网的低电压限制了设备的无功补于辅助ＦＳＩＧ或ＤＦＩＧ实现ＬＶＲＴ，装置在故障期偿能力，电网本身的短路容量决定了无功补偿的电间可以为电网提供无功支持，Ｄ－ＶＡＲＲＴ的主体结压支撑效果，所以无功补偿主要的贡献在于故障切构与ＰＭＳＧ的全桥逆变器是基本相同的。诸如静止串联补偿器（ＳＳＣ）和动态电压调节器（ＤＶＲ）之类收稿日期：２０１１－０４－１９；修回日期：２０１１－０５－０３。的串联电压补偿装置同样可以用于辅助实现风电机—３２—·绿色电力自动化·洪芦诚，等基于动态电压调节器的风电机组低电压穿越策略

7、组的ＬＶＲＴ。ＤＶＲ可以在电网电压跌落的工况下柜进行投切。由于风电机组机端电压较低，ＬＶＲＴ－有效地支撑风电机组端口电压，辅助机组完成ＤＶＲ输出端采用了与电网直接耦合的方式，在不控ＬＶＲＴ。整流桥侧利用单相隔离变压器对系统和ＬＶＲＴ－文献［１６－１７］提出用ＤＶＲ连接风电机组和电ＤＶＲ直流母线进行隔离。在投切控制方面，通过引网，利用３个单相ＤＶＲ逆变器分别通过变压器在入反压技术，实现静态开关柜内并联晶闸管的快速风电机组和电网之间实现串联电压补偿。但是，这关