直驱永磁同步风机低电压穿越控制方法.pdf

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1、电力科技2017年第1期科技创新与应用直驱永磁同步风机低电压穿越控制方法李洁张璐（内蒙古科技大学，内蒙古包头014010）摘要：文章阐述了用于直驱永磁同步风力发电系统暂态分析的传动轴系的双质块模型和全功率变流器数学模型，分析了低电压故障下直驱永磁风力发电系统的暂态特性。提出了相应的变流器改进技术措施。关键词：直驱永磁同步风机；低电压穿越；控制策略前言侧和网侧变流器不受影响，各自分别向直流母线和电网输送功率，风能电力在电网供电中的比重逐年上升，因此，必须考虑电网由图1可以很清晰的反映两个功率在时间上的关系图：故障时风机的各种运行状态对电网稳

2、定性的影响。电网故障引起电压跌落会带来一系列暂态过程，如过电压、过电流或转速升高等。风力发电机组在这种情况下立即解列以自我保护。当风电在电网中占有较大比例时，这种自我保护式解列会增加系统恢复难度，甚至使故障恶化。新的入网规则要求，电网电压跌落时，风力发电机应不脱网运行，向电网提供无功功率，直到电压恢复，这就是低电压穿越（Lowvoltageridethrough，LVRT）。风力发电包含两个过程，第一个就是将风能转化为机械能，第二个就是将转化来的机械能转换为电能。其中风能到机械能的转换任务由风力机完成，从机械能到现实所需要电能的转换任务则

3、由发电机及之后的变流设备完成。本文研究的风力发电过程采用变速恒频直驱永磁同步发电机，采用该类型电机是由于其成本低，控制方法简单，也就意味着控制失效率更低。在该风力发电系统中，所有的发电机的转子都要和风力机的转子通过连接装置进行连接，所以风速的变化会导致发电机的输出功率大小的变化，由于风速是不确定的，所以最终从风机发出的电能是电压幅值、频率都会变化的交流图1两侧功率关系曲线电，全功率变换电路的作用就是将其变为恒定频率的交流电后输入第一阶段：低电压故障开始至PM_LVRT的时刻tsc。PM_LVRT>PG，在此电网，很大程度上提高了系统效率。

4、阶段，经过积分计算可得，超级电容的能量在不断减小，总效果就是1永磁风机的基本结构在向外界不断输出能量，在tsc时两变流器之间的直流母线的电压达永磁直驱风力发电系统采用的是永磁同步发电机，该系统主要到峰值。包括：（1）永磁同步发电机：由于定子采用永磁材料，所以不需要加第二阶段：tsc时刻后PM_LVRT

5、入电网，这就造成网侧变流器功率输此期间会有一定的能量损耗，然后再通过连接装置带动发电机转子入要大于机侧变流器的输出能力，在这个过程中，超级电容按照控转动，然后发电机将转子的动能转化为电能，在整个由风力到电力制设定进行功率输出，在低电压穿越过程中将自身存储的能量进行转化的过程中，整个机组能量的转化率主要取决于风力机的能量转释放，释放完能量之后将回到初始状态。化效率，可以说是风力机的核心部件；（3）变流器：对于并网的风电第三阶段：储能系统停止工作。第二阶段中超级电容输出能量，系统来说，发电机与电网之间的变流器是十分重要的部分，也是控电压不断降

6、低，最终各单元恢复到正常工作状态。制系统的直接控制对象。变流器将发电机输出的交流电转变为直流本文对并网运行永磁直驱风力发电系统的低电压穿越技术进电，再变换为符合电网标准的交流电，可以说是一个中间环节，但这行研究。超级电容控制策略基础之上，实现了风机的低电压穿越。个环节所处的位置至关重要，因为变流器要保证在并网运行时，其参考文献输出电压要与电网一致，包括幅值和频率，否则将会对电网造成大[1]俞海淼，周海珠，裴晓梅.风力发电的环境价值与经济性分析[J].同的冲击，并且在电网有无功需求时，其还需要转换控制策略，以给电济大学学报（自然科学版），2

7、009（5）：140-144.网提供足够的无功支撑，帮助电网电压恢复。[2]贝英全.规模化风电接入对蒙西电网安全稳定运行的影响分析[D].2超级电容器工作原理华北电力大学，2010.超级电容器的原理是采用了电化学双电层原理，该电容结构和[3]李军军，吴政球，谭勋琼，等.风力发电及其技术发展综述[J].电力传统电容结构不同，采用的双层隔离板，电荷聚集在这双层隔离板建设，2011（8）：69-77.间将电能储存起来，生产工艺比传统电容稍微复杂一些，但生产成本相差不多。超级电容分类简单，可以根据其极板的类型进行划分，由合金材料构成的电极称作合金

8、超级电容，还有用金属氧化物构成的电极是金属氧化物超级电容，目前，市场上更常见的是金属氧化型的。还有一种电极是由碳材料构成的，碳材料的优点在于耐腐蚀，长时间浸泡在化学液里不发生化学反应，并可以很