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应用超级电容提高风电机组故障穿越能力研究.doc
应用超级电容提高风电机组故障穿越能力研究
王利猛,赵萌姣
(东北电力大学电气工程学院,吉林 吉林132012)
摘要:针对风电系统在受电网扰动或故障时突然脱网给系统造成的严重影响,提出了利用超级电容器提高风电机组的故障穿越能力的控制方法。在分析超级电容器、双馈感应电机和变换器模型的基础上,建立了基于超级电容器的故障穿越控制器模型,提出了相应的控制策略,并对基于超级电容器的多机并网系统进行了仿真分析。仿真结果表明,在网侧并联超级电容器使故障时的转子电流降低,母线电压提高,从而提高了双馈感应电机的故障穿越能力。
关键词:故障穿越;风电机组;超级电容器;变流器
中图分类号:TM 531 文献标识码:A 文章编号:1001-1390(2015)00-0000-00
esearch of super capacitor for improving ability of FRT of wind turbine
Wang Limeng, Zhao Mengjiao
(Electrical Engineering College, Northeast Dianli University, Jilin 132012, Jilin, China)
Abstract: To avoid serious influence caused by wind turbine suddenly loss connection from the power grid system when the power grid disturbance or fault happened, a kind of control method using the super capacitor to improve the fault ride through (FRT) of wind turbine is proposed in this paper. Based on the analysis of super capacitor (SC), doubly fed induction generator (DFIG), and converter models, the FRT system controller model based on SC is built, and the corresponding control strategy is proposed. Multi-machine parallel connection SC system is simulated. Simulation results show that rotor current is reduced and bus voltage is increased for installation SC, thus FRT ability of DFIG is improved.
Keywords: fault ride through (FRT), wind turbine, super capacitor, converter
0 引言
在可再生能源中,风能的利用越来越受到人们的重视。全世界的风力发电产业在近几年中保持了高速的增长势头,成为发展最快的可再生能源。双馈感应风电机组是目前国内外风力发电机组的主流机型。世界各国从电网安全性和稳定性角度出发,要求风电机组在电网发生故障出现电压跌落时不脱网运行,也就是要求风电机组具有一定的故障穿越能力[1]。
为了抑制系统故障导致电压跌落对DFIG的影响,采用在故障时投入转子撬棒保护电路,同时闭锁发电机的励磁变换器,为转子电路提供旁路,并配合桨距角控制,提高双馈感应电机的故障穿越能力[2-5]。文献[6]采用并联静止同步补偿器(STATCOM)动态提供风电机组在暂态过程中所消耗的无功功率,以恢复风电机组的机端电压。文献[7]利用动态规划控制的动态规划能量控制策略,通过控制变换器控制定转子的有功、无功功率,从而实现DFIG的FRT能力。文献[8-9]将协调电压控制策略应用于含有DFIG风机的系统来补偿电压和转矩波动,提高了电网电压水平。
超级电容器集高能量密度、高功率密度、使用寿命长等特性于一身,具有可靠性高、工作温度宽、可快速循环充放电等特点,可作为一种新型的储能元件应用于风力发电系统,当风速变化时快速调节风力机的有功和无功输出[11]。此外,当电网电压出现骤降或跌落时,SC能够补偿系统有功、无功功率,提高系统电压水平[12,13]。本文采用超级电容器和双向DC/DC变换器组成的控制系统并联接于公共连接点(point of common coupling,PCC)以提高
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