自适应PI控制的双馈变流器高电压穿越工况研究

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1、第38卷第1期四川I电力技术Vo1．38，No．12015年2月SiehuanElectricPowerTechnologyFeb．。2015自适应PI控制的双馈变流器高电压穿越工况研究韩永豪，聂满仓(许昌许继风电科技有限公司，河南许昌461000)摘要：针对电网高电压条件，分析了双馈变流器的数学模型，推导出电压骤升下双馈电机的定子磁链与转子电压分量。提出一种新型高电压穿越方案，网侧变流器发出感性无功；转子采用自适应PI控制器，在电网电压正常时设置带宽较小的PI参数，以获得较好的电能质量，在故障时刻设置带宽较大的PI参数，以获得较快的动态响应。仿真研究与样机测

2、试均表明，所提方案具有较好的动态效果，能够实现高电压穿越功能。关键词：变流器；双馈变流器；高电压穿越；自适应Abstract：Forhi【ghvoltageconditionsofpowergrid，themathematicalmodelofdoubly—fedconve~erisanalyzed，andthestatorfluxcomponentandtherotorvoltageayederived．Anovelhighvoltageride—throughcontrolstrategyisproposed，thatis，thegid—sideconve

3、~erproducesreactivepowerandtherotor—sideconve~erusesadaptivePIcontroller．Whenthegridvolt-ageisnormal，thesmallerbandwidthPIisusedtoobtainabetterpowerquality．Whenthegridvoltageishigh，thelargerbandwidthPIisusedtoobtainafastdynamicresponse．Simulationandprototypetestshowthattheproposedsc

4、hemehasgooddynamiceffectandcanachievethehighvoltageride—throughfunction．Keywords：converter；doubly—fedconverter；highvoltageride—through；adaptive中图分类号：TM761文献标志码：A文章编号：1003—6954(2015)01—0047—04对双馈变流器，HVRT技术集中在两种方向：一0引言是改进硬件方案，通过转子侧增加主动式Crowbar、直流侧增加DCChopper，来实现对过压时的能量泄目前，风电装机容量居于世界第一

5、，但由于风电放_2；二是通过改进软件算法，对网侧变流器进行场多采用集中式大规模分布，其发电效率低、电能质吸收过剩无功控制，对机侧变流器进行控制参数优量差容易引起电网波动。例如，对普遍存在低电压化。文献[3]提出了机侧虚拟阻抗的控制方案，可穿越(1owvoltageride—through，LVRT)现象，风电场加速转子直流量衰减，但文献[4]指出虚拟阻抗方常采用投入FC、SVC、SVG等无功补偿装置，但现有案效果有限，难以抑制转子侧的过流。目前，HVRT的无功补偿装置控制精度较差会引起无功过剩，导下转子侧交直流分量的振荡抑制仍是难题。致电压恢复时产生过电压现象

6、。于是提出一种新型的HVRT方案：1)在网侧发针对高电压穿越技术(highvoltageride—出感性无功，保持直流母线电压的稳定；2)在机侧through，HVRT)，国外已有完整的标准，如澳大利亚设计自适应PI控制器动态调节PI参数，加快因定AEM、加拿大AESO、爱尔兰EIRGRID、丹麦Energin．子磁链突变产生的转子交流分量衰减；3)硬件上采et．dk。它们在低电压穿越、高电压穿越等方面都有用主动式Crowbar、直流Chopper，来实现对过压时的详细的标准规范和技术要求_1]。能量泄放。国内并没有关于HVRT的国家统一标准，如Matlab仿

7、真验证了所提方案的有效性，为实际GB／T19963—2011《风电场接人电力系统技术规产品的应用提供了参考依据。定》只有低电压穿越(LVRT)的相关标准，没有HVRT的具体标准。国内的冀北电科院提出了一些HVRT标1双馈变流器的高电压穿越模型准，并在2013年1月，针对金风科技做了首次的HVRT测试工作，但只是个案测试，不能成为行业标准。1．1双馈变流器网侧HVRT模型第38卷第J期四川电力技术Vo1．38。No．12015年2月SichuanElectricPowerTechnologyFeb．，2015采用定子磁链定向矢量控制技术，对双馈发电机的模型进行分

8、析。由于兆瓦级发电机的定转子电阻很小，