不对称故障下双馈风力发电系统网侧变流器的控制方法概要VIP免费

271/2011收稿日期:2010-11-11作者简介:喻冲(1987-,男,硕士研究生,研究方向是双馈感应发电系统中的低电压穿越技术;宋平岗(1965-,男,博士,教授,主要研究方向是电力电子与可再生能源系统。0引言随着全球经济的快速发展,人类对能源的需求与日俱增,而地球上可利用的常规能源有限,因此开发利用风能已成为世界能源可持续发展战略的重要组成部分。随着风电装机容量的扩大,风电的并网对电网的影响越来越严重,因此须提高风电机组对电网故障的响应能力。当今电网标准要求风力发电机组能够在电网电压发生跌落时不脱网运行,甚至提供无功功率的支持来稳定电网电压。对于广泛采用的双馈感应风力发电机(DFIG而言,其定子与电网直接相连接,更容易受到电网电压波动的影响。目前对网侧变流器的研究多集中在电网对称故障情况,但在实际运行中,电网不对称故障发生概率更大,为此研究网侧变流器在电网不对称故障下的低电压穿越能力是相当必要的[1]。本文对双馈风力发电机在电网电压发生不对称故障下网侧变流器的控制策略进行了分析,并提出了一种抑制交流侧负序电流的控制策略。1双馈风力发电机数学模型为了对电网发生不对称电压跌落情况下DFIG的暂万方数据态过程进行分析,首先建立DFIG的数学模型,图1给出了两相静止、dq+和dq-坐标之间的矢量关系Fig.1Relationshipbetweenthe(9基于以上原理,得出电网电压不对称故障条件下网侧变流器控制原理图(图3。电网电压发生不对称故障时,电网电压存在负序分量,于是在正向同步旋转坐标系dq+下,电网电压的q轴分量存在二倍频的波动分量,因此在锁相环的设计中,须加陷波器,对二倍频的波动分量进行滤除。为此在设计增强型锁相环(EPLL中采用了在电网电压q轴分量上加入了陷波频率为2倍频的陷波器[5],其结构框图如图4所示。3仿真结果利用Matlab/Simulink建立图3所示的仿真模型,基本参数为:相电压峰值UN=220V;网侧直流电压Udc=500V;直流侧电容C=8.2mF;电网与变流器之间的滤波电感L=2mH,电阻R=0.5Ω。仿真条件为:电网电压Ua在0.3s时发生单相短路故障,电压跌落50%;0.4s时故障解除。3.1传统双闭环控制下的仿真结果采用传统双闭环控制系统的仿真结果如图5所示,从波形图可知,在电网电压发生单相接地故障时,直流母线电压、有功功率、负序电流Id和Iq都有2倍频的波动。3.2DVCC控制下的仿真结果采用DVCC控制策略的仿真结果如图6所示,从波图3网侧变流器双电流环控制(DVCC策略Fig.3Twocurrentloopcontrolstrategyforgrid-VSC图4EPLL结构框图Fig.4FramediagramofEPLL图5传统双闭环控制下的仿真结果Fig.5Simulationresultsundertraditionaldoubleclosedloop万方数据形图可知:负序电流Id和Iq都为0,此电流调节控制器控制效果良好;直流母线电压稳定在500V;有功功率的2倍频的波动问题得到了改善。4结语本文对双馈风机网侧变流器在电网电压不对称跌落情况下的状态进行分析,得到了一种基于同步旋转坐标系和正负序分解的控制策略。该控制策略由两个电流控制器组成,分别应用在正序旋转轴系和负序旋转轴系中,跟踪正序和负序参考电流产生合适的参考电压。仿真结果表明,通过采用DVCC控制策略,网侧变流器能在单相电网发生短路故障时稳定直流侧的电压,直流电压稳定在500V附近,很好地改善了有功功率的2倍频波动问题。参考文献:[1]赵紫龙,吴维宁,王伟.电网不对称故障下直驱风电机组低电压穿越技术[J].电力系统自动化,2009,33(21:87-91.[2]HUJia-bing,HEYi-kang,NIANHeng.EnhancedcontrolofDFIG-usedback-to-backPWMVSCunderunbalancedgridvoltageconditions[J].ZhejiangUnivSciA1330,2007,8(8:1330-1339.[3]胡家兵,贺益康,郭晓明,等.不平衡电网电压条件下双馈异步风力发电系统的建模与控制[J].电力系统自动化,2007,31(14:47-56.[4]胡家兵,孙丹,贺益康.电网电压骤降故障下双馈风力发电机建模与控制[J].电力系统自动化,2006,30(8:21-26.[5]张兴,季建强,张崇巍,等.基于内模控制的三相电压型PWM整流器不平衡控制策略研究[J].中国电机工程学报,2005,25(13:51-56.[6]OTTERSTENR,PETERSSONA,PIETILAINENK.VoltagesagresponseofPWMrectifiersforvariable-speedwindturbines[D].Trondheim,Norway:Proceedingsof2004Nordic...