采用串聯網側變換器的雙饋風電系統不對稱高電
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雙饋感應發電機作為目前變速恒頻風力發電機組的主流機型,因其變流器容量小且定子直接與電網相連的特點,使得機組對電網故障異常敏感。針對電網電壓跌落故障下雙饋風電機組的低電壓穿越技術,國內外已進行了大量研究。隨著電網電壓跌落故障恢復過程中,因系統無功過剩使電網電壓驟升造成二次事故事件的發生,電網電壓驟升故障對風電機組的影響及相應的高電壓穿越控制技術也應得到充分關注。
當電力系統發生單相或兩相接地故障及負載突降等情況時,均可能引起電網過電壓。為避免風電機組因電壓保護動作自動解列而影響電網安全穩定性,各國對風電機組的高電壓穿越能力,包括過電壓不同幅值下持續時間及高電壓故障穿越期間功率控制等方面提出了嚴格的技術要求。圍繞著電網電壓驟升的雙饋風電系統高電壓穿越問題解決方案,國內外學術界和工程界開展了大量研究。目前針對雙饋風電系統高電壓穿越控制技術的研究多采用基于變阻尼及虛擬阻抗等改進控制策略,然而虛擬阻抗的引入卻會使轉子側電壓進一步增大從而可能造成絕緣損壞等問題。
針對采用串聯網側變換器的雙饋風電系統定子端電壓靈活可控的特點,分析了電網電壓不對稱驟升故障時雙饋風力發電機組的暫態特性,提出了適用于該系統的不對稱高電壓故障穿越控制策略,并對該控制策略下雙饋風電系統的可控能力進行分析。本文在電網故障期間,通過協同控制串聯網側變換器、轉子側變換器與并聯網側變換器,在實現雙饋風電系統的高電壓穿越運行控制,并向電網吸收一定無功功率以支持電網無功調節的基礎上,實現對故障中雙饋系統總輸出有功或無功波動的抑制,進一步增強了雙饋風電系統所并電網的運行穩定性。
通過分析電網電壓不對稱驟升時雙饋感應發電機暫態特性,從最大限度吸收電網無功功率角度出發,提出適用于采用串聯網側變換器的雙饋風力發電系統的不對稱高電壓穿越控制策略,并對該系統的可控能力進行分析,在實現高電壓故障穿越運行并向故障電網提供暫態無功支撐的基礎上,進一步抑制雙饋風電系統總輸出有功或無功功率波動以提高所并電網的電能質量。
本文在對雙饋風電系統暫態特性分析的基礎上,提出了適用于基于串聯網側變換器的雙饋風電系統的不對稱高電壓穿越控制策略,并對系統的可控能力進行了詳細分析。所提控制策略通過對各變換器的協同控制,在實現抑制定子磁鏈暫態直流分量、維持直流母線電壓恒定及向電網提供暫態無功支持的同時,進一步消除了雙饋風電系統總輸出有功或無功功率的二倍頻波動,有效增強了電網高電壓故障下雙饋風電系統的故障穿越能力及系統所并電網的運行穩定性。
后續將通過確定實現各控制目標時系統需減小的有功出力大小,對增強雙饋風力發電系統可控能力方法進行研究。
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