基于变结构准Z源的双馈风电机组强励变换器.pdfVIP

第45 卷 第19 期 2021 年10 月10 日 Vol.45No.19 Oct.10，2021 DOI：10.7500/AEPS20210122010 基于变结构准Z源的双馈风电机组强励变换器 1 1 1 2 1 1 赵仁德 ，袁 诚 ，宣丛丛 ，李 乾 ，徐海亮 ，严庆增 （1. 中国石油大学（华东）新能源学院，山东省青岛市266580； 2. 联合汽车电子有限公司苏州研发中心，江苏省苏州市 215000） 摘要：当电网电压发生深度跌落时，需要风力发电系统不脱网且向电网提供动态无功支撑，采用传 统励磁变换器的双馈风电机组往往需要通过外加装置才能实现这一要求。外加装置使系统变得复 杂，可靠性和效率降低。针对这一问题，文中分析了双馈风电机组低电压穿越的瓶颈，提出了构建 坚强励磁系统的思想，并设计了一种基于变结构准Z源的新型双馈风电机组强励变换器。将传统 的电容型母线替换为准Z源网络，当电网正常时该变换器运行于可调电压的单电容型母线状态，当 电网电压发生深度跌落时，该变换器可以迅速升高直流链电压，从而保证转子侧变换器在故障期间 始终可控。搭建了双馈风电机组低电压穿越仿真与实验系统，仿真与实验结果表明所提强励变换 器拓扑具有良好的稳态与动态性能，在电压深度跌落时能够有效控制转子电流，实现双馈风电机组 的低电压穿越和无功支撑。 关键词：变结构准Z源；双馈感应发电机；风力发电；电网故障；低电压穿越 0 引言 Crowbar的投入，使DFIG以普通异步电机的方式运 行，将从电网吸收大量无功功率，不利于电网电压恢 近年来中国风电装机容量迅速增加，目前已位 ［1］ 复，甚至还会进一步加剧电网故障，需额外配置动态 居世界第一 。随着风电装机容量的增加，电网安 ［13］ ［2］ 无功补偿装置 ，如静止无功发生器（staticvar 全性和稳定性面临较大的挑战 。为此，中国并网 generator，SVG）等，且装置应处于热备用状态以保 导则要求接入电网运行的风电机组应具备低电压穿 证其在电网故障时能够快速投入，系统的初始投资 越（lowvoltageride-through，LVRT）与动态无功支 ［3］ 和在电网正常时的运行损耗均会增加。增加定子串 撑能力 ，这对提高电力系统的稳定性具有重要 联电路［14-16］，该方法可阻隔电网电压突变对发电机 意义。 转子侧的不良影响，但是整个系统的成本、复杂程度 双 馈 感 应 发 电 机 （doubly-fed induction 以及稳态运行损耗均会增加。 generator，DFIG）故障穿越能力是严重制约双馈风 随着电网对风力发电的要求越来越高，DFIG 力发电发展的“卡脖子问题”，目前DFIG 应对 系统需要通过不断地增加设备来应对，这将导致系 LVRT的方法可以分为以下2类： 统成本增长，控制复杂，不可靠