变速恒频双馈异步风力发电系统低电压穿越技术综述VIP专享VIP免费

2009年9月电工技术学报V01．24No．9第24卷第9期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYSep．2009变速恒频双馈异步风力发电系统低电压穿越技术综述贺益康周鹏(浙江大学电气工程学院杭州310027)摘要随着以变速恒频(VSCF)双馈异步发电机(DFIG)为主体的大型风力发电机组在电网中所占比例的快速提高，电力系统对并网风力发电机在外部电网故障、特别是电网电压骤降故障下的不问断运行能力提出了更高的要求。本文首先分析了电网电压骤降对DFIG运行的影响，提出了DFIG风力发电系统低电压穿越运行的控制目标，继而总结、评价了各种适合于DFIG风力发电系统的低电压穿越技术，最后指出了DFIG风电系统低电压穿越技术的优化方向，以期展示该技术的最新进展及发展趋势。关键词：双馈异步发电机低电压穿越变速恒频电网电压骤降中图分类号：TM614；TM315OverviewoftheLowVoltageRide-ThroughTechnologyforVariableSpeedConstantFrequencyDoublyFedWindPowerGenerationSystemsHeYikangZhouPeng(ZhejiangUniversityHangzhou310027China)AbstractAsthewindpowerpenetrationfromlargescalewindturbines，whicharebasedonvariablespeedconstantfrequency(VSCF)doublyfedinductiongenerators(DFIG)，hasbeenincreasingrapidlyinthetransmissionsystem，thegridcodesforgridconnectedwindturbinesevolvecontinuouslyanddemandthatthewindpowergeneratorhastoridethroughthegridfaults，especiallythegridvoltagedips．Inthispaper,theinfluenceofgridvoltagedipsontheDFIGisanalyzedfirstly．Meanwhile，thecontrolobjectiveofthelowvoltageridethrough(LVRT)isproposed．SeveraltypesofLVRTtechnologyfortheDFIGwindturbinesystemsarethensummarizedandevaluatedrespectively．Finally，forthepurposeofrevealingthelatestprogressandthedevelopingdirectionofthistechnologyavaluableconclusionabouttheoptimizingoftheLVRTtechnologyisdrawnfromtheabovediscussion．Keywords：Doublyfedinductiongenerator，lowvoltageridethrough，variablespeedconstantfrequency，gridvoltagedips1引言在过去的10年中，全世界的风力发电产业以年均28％的速度快速增长，成为发展最快的可再生能国家自然科学基金(50577056)和国家863高技术基金(2007AA057_,419)资助项目。收稿日期2007．06．28改稿日期2008．09．12源⋯。在各种类型的风力发电机组中，变速恒频双馈异步发电机(DFIG)以其调速范围宽、有功和无功功率可独立调节以及所需励磁变频器容量较小等优点，迅速取代传统的恒速恒频笼型异步发电机组，成为国际主流风电机组产品，占据大部分市场份额【2】。DFIG风电机组的特征是定子直接并网，并通过励磁变频器控制转子电流的频率、相位和幅值来万方数据第24卷第9期贺益康等变速恒频双馈异步风力发电系统低电压穿越技术综述141间接调节定子侧的输出功率。这种结构不能分离DFIG与电网之间的联系，导致机组对电网故障非常敏感，而且在故障情况F小功率变频器对DFIG的控制能力也受到限制。随着DFIG风电机组在电力系统中所占容量的快速提高，发电机与局部电网之间的相互影响也越来越大，必须将风力发电机与电网作为一个整体来实施运行控制。为此，电力公司及电网运营商纷纷提出了风力发电设备的并网规范(3l，并且从维持电力系统稳定的角度出发，要求风电机组在电网电压跌落时能够保持不脱网运行，即要求DFIG风电机组具备低电压穿越(LVRT)能力。目前，对电网电压跌落故障下DFIG机组的行为特性及提高其LVRT能力的研究，已成为国内外风电技术研究的热点问题[3-201。本文首先分析了电网电压骤降故障下DFIG的瞬态特性，指出了电压骤降故障对DFIG机组的危害，继而提出了DFIG低电压穿越运行的控制目标，然后对各种适合于DFIG风力发电系统的低电压穿越技术进行了综述，分析其优缺点，最后预测了DFIG风电系统低电压穿越技术的优化方向和发展趋势。2电网电压骤降时DFIG的瞬态特性与电网要求图1为变速恒频DFIG风电系统原理图。由图可见，DFIG的定子通过定子并网开关和功率开关连接到电网上，其中并网开关实现DFIG正常运行情况下...