紧急变桨与撬棒协调控制改善双馈风电机组低电压穿越能力 improvement of low-voltage ride-through by coordinated pitch control and crowbar control for dfig wind turbine.pdfVIP

电力自动化设备 V01．33No．4 ElectricPowerAutomation A @篙鬻訾 EquiprIlent pr．2013 紧急变桨与撬棒协调控制改善双馈风电机组 低电压穿越能力 凌 禹1一，高 强1，蔡旭1t3 (1．上海交通大学电子信息与电气工程学院风力发电研究中心，上海200240； 2．山西大同大学电气工程系。山西大同037003； 3．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室，上海200240) 摘要：针对撬棒保护电路技术存在的问题，介绍了一种快速变桨控制技术和撬棒保护电路技术协调的控制方 法．利用该方法不仅能够限制双馈机组转子过电流．还能够抑制其转速的快速增加，从而防止机组过速跳闸， 成了基于2个不同时间尺度的电压故障条件下的仿真实验。仿真实验结果验证了所提故障穿越方案的有效 性，尤其是对于较长时间的电压故障，故障穿越能力提高的效果更为明显。 关键词：双馈电机；撬棒保护；风电；变桨控制；协调控制 614 中图分类号：TM 文献标识码：A O 引言 转矩和电磁转矩差值较大．尤其是在故障发生时机组 超同步运行的情况下．机组很容易过转速而导致过速 为了应对能源危机和环境恶化．世界各国正积 保护动作。使机组脱离电网。同时，电磁转矩的突变 极地推动着可再生能源的开发和利用．其中风力发 也会对齿轮箱产生破坏．并弱化系统的动态稳定性。 电已成为科研人员和商业企业关注的焦点。这是因 为了保证机组在故障情况下运行在规定的转速 为风能是一种可靠的、无限的、可再生的电力供应源。 范围内，不至于过速保护动作，需要采用改变桨距角 风电的大规模应用既可以缓解能源危机．又能减轻 从而减小风轮输出机械转矩的方法来实现．即紧急 常规能源使用所带来的环境问题．从而减少二氧化 变桨控制。 碳气体的排放。 本文首先阐述撬棒技术的控制．并针对其存在 然而．大规模风电接入电网却给电网运行带来了 的缺点．采用紧急变桨与撬棒协调控制的方案改善 较大的挑战。要想大规模的风电接入电网运行．风电 双馈风电机组的低电压穿越能力。为了改善紧急变 机组必须具备低电压穿越能力．甚至具备在故障切除 桨控制的快速性．采用了一种简单实用的紧急变桨控 后向电网提供无功和支持电网电压恢复的能力[1_纠。 制策略。 事实上．所有风电机组都存在低电压穿越的问题．其 1 撬棒控制原理及其分析 中双馈机组最具挑战性．这是因为双馈机组对电网 扰动尤其是电压跌落最敏感。但双馈机组因为其具 1．1撬棒电路 有的较多优点[3]已成为目前主流机型之一。 撬棒保护电路即通常意义上的转子短路保护技 目前．较为成熟并商用的双馈机组低电压穿越 术．包括被动撬棒和主动撬棒2种。前者是一种自 技术是撬棒(Crowbar)技术。撬棒技术就是为转子故我保护形式的撬棒技术．故障时按感应电动机方式运 障电流提供旁路通路．从而避免转子过电流对变换器 行．存在诸多缺点。如不仅无法对故障电网提供无功 的