双馈风电机组电网背景谐波运行与谐波抑制策略研究

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1、第44卷第23期电力系统保护与控制Vb1．44NO．232016年12月1日PowerSystemProtectionandControlDec．1．2016D0I：10．7667／PSPC152180双馈风电机组电网背景谐波运行与谐波抑制策略研究高骏，王磊，周文，郭捷，孟良(国网河北省电力公司电力科学研究院，河北石家庄050021)摘要：针对电网背景低次谐波引起的双馈风电机组定子电流畸变、功率及电磁转矩脉动，建立了能够反映电网5、7次谐波电压下双馈发电机的特征谐波模型，揭示了电网背景谐波电压对双馈发电机功率与电磁转矩脉动的影响机理。通过双馈发电机控制目标分析，提出了基于比例一积分．谐振(PI

2、R)调节转子电流内环的双馈发电机双闭环控制策略，有效地消除了双馈风力发电机定子输出电流中的5、7次谐波和电磁转矩脉动。在Matlab／Simulink中建立了1．5Mw双馈风电机组仿真模型，实现了风电机组谐波运行与抑制的全过程仿真。利用电网谐波发生模拟装置，进行了双馈机组谐波运行与抑制现场试验，仿真与现场试验证明了理论分析的正确性与谐波抑制策略的有效性。关键词：双馈发电机；电网谐波；转矩脉动；PIR调节器；谐波抑制Studyonoperatingbehaviorandsuppressionstrategyofdoubly-fedinductiongeneratorswindturbineund

3、erharmonicgridvoltageconditionsGAOJun，WANGLei，ZHOUWen，GUOJie，MENGLiang(StateGridHebeiElectricPowerResearchInstitute，Shijiazhuang050021，China)Abstract：Asthestatorcurrentwilldistortandelectromagnetictorqueofthedoubly-fedinductiongeneratorwindturbine(DFIG-WT)willpulseduetolowordergridharmonicsvoltage，t

4、hemathematicalmodelofDFIGunderthe5thand7thorderharmonicsgridvokageisbuilt，andthestatorcurrentandelectromagnetictorquepulsationproblemscausedbytheharmonicsdistortionisanalyzed．Thedual—loopclosedcontrolstrategybasedonrotorcurrentPIRregulmorisdesignedtosuppressstatorcurrentharmonicsandelectromagneticto

5、rquepulsationbythecontroltargetanalysis．A1．5MWDFIG-WTismodeledinMatlab／Simulink．andtheharmonicoperatingandsuppressingprocessofDFIG-WTissimulated．Andthefieldtestiscarriedoutonthe1．5MWDFIG—WTbYgridharmonicgenerationequipment．Thesimulationandexperimentalresultssupportthetheoreticalanalysisandverifythep

6、roposedcontrols~megy．Keywords：doubly-fedinductiongenerator(DFIG)；gridharmonic；torquepuls~ion；PIRcontroller；harmonicsuppression风电在实际运行中，由于电网电压中含有一定0引言的低次背景谐波分量，以5次、7次等低频谐波分我国风电发展迅猛，大规模风电接入给电网带量[1-2]为主。在传统PI调节矢量控制作用下，这些来了一些负面影响。其中，风电的谐波与谐振稳定谐波分量会在系统的并网点产生谐波电流，与电网性问题就受到了越来越多的关注，风电机组／风电场阻抗交互作用，可能导致电网谐波放

7、大，甚至影响因无法耐受电网谐波电压而导致的脱网事故时有发局部电网运行，造成发电与用电设备损毁。双馈风生，特别是高电网背景谐波情况下的风电谐波放大电机组作为兆瓦级风电机组的主流风机之一，其发与谐振问题。例如2014年6月，新疆哈密某风电场电机定子直接与电网相连，通过转子侧变流器控制出现了5次谐波谐振，区域内大量风电机组跳闸停双馈电机的转矩、转速和并网功率因数，其谐波运机。2015年1月，河北张家口某