资源描述：
《电网不对称故障下直驱风电机组低电压穿越技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第33卷第21期Vol.33No.212009年11月10日Nov.10,2009电网不对称故障下直驱风电机组低电压穿越技术赵紫龙,吴维宁,王伟(国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司,江苏省南京市210003)摘要:分析了直驱风电变流器在电网不对称情况下的表现,提出一种适用于该情况的网侧变流器控制策略,并将其与直流侧Crowbar电路配合,实现电网不对称故障下的低电压穿越。直驱风电机组与电网间的功率交换完全通过变流器实现,电网不对称故障引起的有功功率波动在变流器上表现为直流侧电压大幅波动。控制策略以稳定输出有功功率为目标,基于同步旋转坐标
2、系和正负序分解得出控制模型,并综合考虑电流安全限值、系统复杂程度等问题,给出额定功率附近运行时发生不对称故障的穿越方案。使用MATLAB建立仿真模型,给出不对称故障下的仿真结果,证明方案可行性。关键词:直驱;风力发电;不对称故障;低电压穿越;电压源型变流器中图分类号:TM3150引言率更大,因此,研究直驱风电机组在不对称故障情况下的LVRT技术更具实际应用价值。直驱式风力发电方式由于具有效率高、结构简本文分析了电网不对称故障对直驱风电变流器[1]单、调速范围宽、易于维护等优点,近年来受到广的影响,提出了配合Crowbar电路的网侧变流器不
3、泛关注。国际大型风电设备制造商GE、ABB、对称电压反馈控制策略。Enercon以及国内的金风科技等公司都有相应的产[223]品上市,并开始在风电市场中占据一定份额。1动态模型与控制随着风力发电在电力能源中所占比重的增加,直驱风电机组的结构如图1所示。系统中的功其对电网的影响日趋显著。因此,提高风电机组性率传递全部通过变流器实现,发电机与电网被中间能,特别是对电网故障响应能力,成为风电技术发展直流环节分隔开来。的迫切需要。直驱风电机组在稳态运行时的性能表[325]现与控制模型已经得到广泛研究。为了适应新的电网导则对风电机组低电压穿越(lo
4、wvoltage[6]ride2through,LVRT)能力的要求,国内外学者开图1直驱风电机组结构始关注直驱风电机组的LVRT控制。当电网发生Fig.1Configurationofdirectdrivewindturbine三相对称电压跌落时,输送到电网的功率突然减小,而来自风能的输入功率不能随之减小,功率不平衡采用背靠背结构的变流器能够实现机网侧独立导致变流器直流侧电压迅速上升,危及设备安全。控制,把电网不对称故障的影响最大程度地限制在文献[7]通过提高发电机转速、减小变流器输入功率网侧。网侧变流器的数学模型经过Park变换后,在
5、[4]实现LVRT;文献[829]采用附加Crowbar装置的方dq坐标系下可以表达为:法,为不平衡功率提供泄放途径;文献[10]总结了适didvd=-Rgid-Lg+ωLgiq+ud用于直驱式风电系统的Crowbar电路,比较了各方dt(1)案的优缺点;文献[11]针对直流侧Crowbar电路进vdiqq=-Rgiq-Lg-ωLgid+uqdt行了仿真分析。值得注意的是,目前的研究多集中式中:vd和vq分别为变流器出口电压的d,q分量;于电网对称故障情况下直驱风电机组LVRT能力ud和uq分别为电网电压的d,q分量;id和iq分别的提高
6、。然而,在实际运行中,不对称故障发生的机为电流的d,q分量,以流入变流器方向为正;Rg和收稿日期:2009205204;修回日期:2009207203。Lg分别为网侧出口电阻和电感,通常Rg很小,可以国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目忽略。(2007AA05Z422)。—87—2009,33(21)2.1电网对称运行4个电流给定值,计算量大,实现复杂,并且计算结采用电网电压定向的dq分解法,得到网侧电果难以保证合成电流处于安全限值以内。压分量的表达式为:本文提出电压波动量反馈控制方法,在dq分ud=ugm解时采用与前述各方法相同
7、的电网正序电压定向,(2)uq=0将各电量转化到正序同步旋转坐标轴,此时网侧电式中:ugm为电网相电压幅值。压分量可以表示为:忽略Rg,式(1)可改写为:ud=u++u-sin(2ωt+φ)(5)vd-LgDωLgiduduq=u-cos(2ωt+φ)=+(3)vqωLg-LgDiq0式中:u+为正序相电压幅值;u-为负序相电压幅值;式中:D为微分算子;id,iq,ud均为直流量。φ为2倍频波动初始角。有功功率和无功功率可以表达为:通过控制使网侧电流满足:3i+P=udidid=i+-u-sin(2ωt+φ)2u+(4)(6)3i+Q=u
8、diqiq=-u-cos(2ωt+φ)2u+P,Q的正、负分别表示功率流入和流出变流得到有功功率表达式为:2器。基于这一模型,传统控制方法通过分别给定id33u-i+P=(udid+uqiq)
