4已读(3.9) 直驱风电系统变流器建模和跌落特性仿真

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1、第３４卷第５期高电压技术Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．５２００８年５月ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｙ２００８·９４９·直驱风电系统变流器建模和跌落特性仿真胡书举１，２，李建林１，许洪华１（１．中国科学院电工研究所，北京１００１９０；２．中国科学院研究生院，北京１０００４９）摘要：为增强直驱型变速恒频风电系统的低电压穿越能力，采取了变流器直流侧增加卸荷负载以在故障时消耗掉直流侧多余的能量，使风电机组的正常运行基本不受电压跌落影响的应对措施。通过对发电机侧变流器、电网侧变流器和直流侧卸荷负载工作原理的详细分析，变流器采用背靠背

2、双ＰＷＭ结构，实现了变流器的整体建模。基于Ｍａｔｌａｂ７．３／ｓｉｍｕｌｉｎｋ６．５构建了变流器的仿真模型，对电网电压跌落时系统的跌落特性进行了变流器模型及其分析正确性的仿真验证，结果表明，采用直流侧卸荷负载可有效提高直驱系统的故障穿越能力，具有较快的动态响应速度。关键词：直驱型风电系统；永磁同步发电机；建模；电压跌落；低电压穿越；卸荷负载中图分类号：ＴＭ３１０文献标志码：Ａ文章编号：１００３６５２０（２００８）０５０９４９０６犕狅犱犲犾犻狀犵狅狀犆狅狀狏犲狉狋犲狉狊狅犳犇犻狉犲犮狋犱狉犻狏犲狀犠犻狀犱犘狅狑犲狉犛狔狊狋犲

3、犿犪狀犱犐狋狊犘犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲犇狌狉犻狀犵犞狅犾狋犪犵犲犛犪犵狊ＨＵＳｈｕｊｕ１，２，ＬＩＪｉａｎｌｉｎ１，ＸＵＨｏｎｇｈｕａ１（１．ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＡＳ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣＡＳ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈ（ＬＶＲＴ）ｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｉｒｅｃｔｄｒｉｖｅｎｖａｒｉａｂｌｅｓｐｅｅｄｃｏｎｓｔａ

4、ｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＶＳＣＦ）ｗｉｎｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ｓｏｍｅｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｍｕｓｔｂｅｔａｋｅｎ．ＢｙａｄｄｉｎｇｄａｍｐｌｏａｄａｔＤＣｓｉｄｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｒｅｄｕｎｄａｎｔｅｎｅｒｇｙａｔＤＣｓｉｄｅｄｕｒｉｎｇｇｒｉｄｆａｕｌｔｓｗｉｌｌｂｅｃｏｎｓｕｍｅｄ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｏｆｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｗｉｌｌｎｏｔｂｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｇｒｉｄｖｏｌｔａｇｅｓａｇｓ．ＴｈｅｂａｃｋｔｏｂａｃｋｄｕａｌＰＷＭｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｕｓｅｄ

5、，ａｎｄｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｇｒｉｄｓｉｄｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｄａｍｐｌｏａｄａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ，ｔｈｅｎｔｈｅｗｈｏｌｅｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＭａｔｌａｂ７．３／ｓｉｍｕｌｉｎｋ６．５，ａｎｄｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄｕｒｉｎｇｇｒｉｄｖｏｌｔａｇｅｓａｇｓｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ｗｈｉｃ

6、ｈｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｄｉｒｅｃｔｄｒｉｖｅｎｗｉｎｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｈａｖｅｇｏｏｄｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｆａｕｌｔｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈａｎｄｆａｓｔｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｄｓｐｅｅｄｂｙｕｓｉｎｇｄａｍｐｉｎｇｌｏａｄａｔＤＣｓｉｄｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｄｉｒｅｃｔｄｒｉｖｅｎｗｉｎｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ；ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＰＭＳＧ）；ｍｏｄｅｌ

7、ｉｎｇ；ｖｏｌｔａｇｅｓａｇｓ；ｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈ（ＬＶＲＴ）；ｄａｍｐｌｏａｄ制输出功率因数，安全的运行在一定的功率因数范０引言围内（一般是超前０．９到滞后０．９），并且能够在电随着风力发电规模的不断增大，其在电力生产网故障如电压跌落等情况下，快速向电网提供无功，中所占的比重也越来越大，风电系统对电网的影响调节系统电压［３］。国内外目前对双馈感应发电机已经不能忽略。目前在风力发电占主导地位的一些（ＤＦＩＧ）风电系统低电压穿越特性的研究较多［４］，但国家，如丹麦、德国等相继制定了新的电网运行准是对直驱风电

8、系统变流器的整体建模和研究还不是则，只有当电网电压跌落低于规定曲线以后才允许很多，大部分文献中并没有考虑电网电压跌落时系风力机脱网，当电压在凹陷部分时，发电机应提供无统的应对措施［５］。功功率。这就要求风电系统具有较强的低电压穿越因此，本文从提高直