直驅永磁同步風電系統(tǒng)低電壓穿越控制策略.pdf

1、目前,風電機組的單機容量不斷增大.風電的電網(wǎng)穿透率不斷提升,風電對電網(wǎng)的影響已經(jīng)不容忽視。若在電網(wǎng)故障時大容量風電場與電網(wǎng)脫離,使得電網(wǎng)故障加劇,致使電網(wǎng)解列。低電壓穿越技術成為每個風電機組必備的技術指標之一,直驅型永磁同步風力發(fā)電機(Direct-drive permanent magnet synchronouserator,D-PMSG)是主流變速恒頻的風力發(fā)電機組之一,因其在低電壓穿越方面具有更高的優(yōu)勢而受到越來越多的關注。

2、r>　　首先,本文將基于背靠背雙PWM變流器并網(wǎng)的直驅永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)作為研究對象,剖析系統(tǒng)中的風力機、永磁同步發(fā)電機、全功率變流器等主要模塊的工作原理并構建相應的數(shù)學模型。
　　其次,研究D-PMSG的機側變流器控制策略和網(wǎng)側交流器控制策略.機側變流器采用雙閉環(huán)控制策略,其中外環(huán)采用功率給定實現(xiàn)最大功率跟蹤,電流內(nèi)環(huán)采用轉子磁鏈定向的控制方式,通過控制發(fā)電機電磁轉矩來調(diào)節(jié)發(fā)電機轉速,使其工作在最佳葉尖速比狀態(tài)下,實現(xiàn)了風力機

3、的最大風能捕獲。網(wǎng)側交流器采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制策略,電壓外環(huán)穩(wěn)定直流側電壓,電流內(nèi)環(huán)采用電網(wǎng)電壓定向矢量實現(xiàn)功率解耦控制。
　　然后,從能量角度分析了電網(wǎng)電壓跌落對直流母線的功率流動的影響,提出通過電網(wǎng)電壓及網(wǎng)側變流器的額定電流來計算機側變流器參考功率值,即設置發(fā)電機輸出的有功功率的上限是網(wǎng)側變流器及時處理的有功功率的容量大小。與現(xiàn)有的具有代表性低電壓穿越控制策略進行仿真對照.對比結果表明,改進控制策略能夠實現(xiàn)低電壓

4、穿越且抑制發(fā)電機轉速的上升,尤其是低風速工況下。
　　最后,分析不對稱性電網(wǎng)電壓跌落對D-PMSG的影響,采用基于帶通或帶阻濾波器的檢測方法分離正負序電網(wǎng)電壓,電網(wǎng)電壓正序分量引入機側變流器功率給定計算-負序電網(wǎng)電壓前饋來實現(xiàn)電網(wǎng)電流中無負序分量。結合撬棒控制,設計協(xié)調(diào)控制方式,實現(xiàn)電網(wǎng)電壓深度跌落時發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越,并且實現(xiàn)降低卸荷電阻的投切頻率,在MATLAB/simulink中搭建仿真模型驗證了該控制方式能夠實現(xiàn)對稱性電