基于动态阻抗补偿的双馈式风力发电机低电压穿越新策略.pdfVIP

第 13卷 第 15期 2013年5月 科 学 技 术 与 工 程 Vo1．13 No．15 May2013 1671— 1815(2013)15·4165—06 ScienceTechnologyandEngineering @ 2013 Sci．Tech．Engrg． 基于动态阻抗补偿的双馈式风力发电机 低电压穿越新策略 齐芸芸 赵书涛 赵永俊 (华北电力大学 电气与电子工程学院，保定071003) 摘 要 低电压穿越 (LVRT)能力是限制双馈式风力发电机(DFIG)大规模并网运行的瓶颈问题。电网电压跌落时保持定子 端电压稳定是解决LVRT的根本所在。提 出一种动态阻抗补偿机端电压的新策略，当检测到电网电压下降时，流经快速调节 后动态阻抗的电流迫使 DFIG机端电压升高，确保定子端电压处于可控范围之 内。通过单相等值电路分析 了LVRT过程中电 机内部各量的变化，证明了机端电压补偿策略的可行性，并给出动态电阻的实现电路。最后通过仿真验证了该补偿策略下电 n == 机内部响应均符合低 电压穿越要求。 关键词 低电压穿越 双馈式发电机 动态阻抗 机端压降 稳态响应 中图法分类号 TM614； 文献标志码 A 交流励磁双馈式风力发电机 (DFIG)具有变速 态补偿机端电压的DFIG低 电压穿越方案，不改变 运行，有功、无功解耦控制，降低机械应力和噪声， 风电机 内部结构，最大限度降低风电机 内部暂态响 以及改善电能质量等优点，在新能源领域具有广阔 应，并保持与电网的弱连接，有利于电网故障时的 应用前景。但是由于其转差功率对电网电压的波 能量平衡及电压恢复。 动较为敏感…，在电网发生电压跌落时，DFIG会造 1 电压跌落时DFIG运行分析 成脱网运行，因此，并网运行的风电机要求具有一 定的低电压穿越(LVRT)能力。 图1为DFIG与电网连接的结构示意图。风电 目前低电压穿越技术研究主要集 中在两方面， 机定子与电网直接相连，转子通过交一直．交变换器 一 是改变控制策略，这仅限于电网电压小幅跌落。 与电网相连。亚同步运行时，定子和转子均向电网 二是改变电路结构，主要使用撬棒电路 (Crowbar)将 馈入能量；超同步运行时，定子输出能量，转子从电 DFIG变为高滑差下的转子带大电阻的异步电动机， 网吸收能量。 同时DFIG转子侧变换器 RSC接地。满足电网电压 大幅跌落时不停机要求，但 DFIG处于不可控状态 ， 且增加 了电网的无功 负担，不利于 电网 电压 恢复 。 通过分析电网电压跌落对 DFIG的影响机理， 机端电压稳定是保证其运行的关键。提出一种动 转子侧变换器 网侧变换器 (RSC) (GSC) 2012年 l2月 5日收到，2013年 1月 18日修改 第一作者简介：齐芸芸 (1989一)，女，硕士研究生，研究方向：风力发 图1 DFIG与电网连接结构示意图 电低电压穿越技术。E-mail：yunyunqi1989@yahoo．an。 根据文献[3]中DFIG等效电路，将图1中电网 通信作者简介：赵书涛(1968一)，男，教授 ，研究方向：电气设备在 线监测与故障诊断、电磁测量技术。 侧用电压源和一个T形网络等效，得到与电网相连 科 学 技 术 与 工 程 13卷 时的单相等值计算电路，如图2所示。将电网电源 部分用含源支路 。与阻抗 z。串联等效，将负载及 输 电线路用 z、z和z，替代，其中z