雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)子側(cè)低電壓穿越控制策略研究

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.coml訇似雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)子側(cè)低電壓穿越控制策略研究Researchoftherotor-sidelowvoltagedipcontrolstrategyaboutdoubly-fedwindpowergeneratorsystem姜香菊‘，劉二林JIANGXiang-ju。．LlUEr-lin(1．蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，蘭州730070；2．蘭州交通大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，蘭州730070)摘要：電網(wǎng)電壓跌落是電網(wǎng)常見的故障之一，其會(huì)為風(fēng)電機(jī)組的安全持續(xù)運(yùn)行和維持電網(wǎng)的穩(wěn)定埋下

2、極大的安全隱患。為了解決此問題，本文分析了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓穿越的現(xiàn)實(shí)技術(shù)方案；分析了電網(wǎng)電壓跌落時(shí)雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的暫態(tài)特性，設(shè)計(jì)了包括改進(jìn)控制策略和增加保護(hù)電路的方案。仿真表明，文中提出的方案可以有效的抑制轉(zhuǎn)子側(cè)過電流和減小直流母線電壓的波動(dòng)，能將電磁轉(zhuǎn)矩的振幅限定在額定值以內(nèi)，解決了傳統(tǒng)控制策略中存在的問題。關(guān)鍵詞：保護(hù)電路；風(fēng)力發(fā)電；低電壓穿越；暫態(tài)數(shù)學(xué)模型；控制策略中圖分類號(hào)：TM614文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-0134(2012)3(下)-0043-04Doi：10．3969／J．iss

3、n．1009-0134．2012．3(下)．140引言／Js=fs+p+j足‘+p+j(1)通常情況下，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落時(shí)，會(huì)引=Lsis+Lmir起風(fēng)力發(fā)電機(jī)組定子端電壓下降，同時(shí)定子過電=Lm／s+‘‘流；因?yàn)槎ㄞD(zhuǎn)子間的強(qiáng)耦合關(guān)系，也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子側(cè)過電流和過電壓。若電壓跌落比較嚴(yán)重時(shí)，還其中，U、U，是定、轉(zhuǎn)子電壓矢量；f、f，是定、可能導(dǎo)致變流器電力電子器件的損壞。轉(zhuǎn)子電流矢量；、，是定、轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶浚?+、Lr=+L朋分別是定子和轉(zhuǎn)子自感；1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案、分別是定子漏感和轉(zhuǎn)子漏感，且遠(yuǎn)大轉(zhuǎn)

4、子側(cè)完成低電壓穿越(LVRT)的方案主要有于和L。兩種：1)通過在雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)增加Crowbar由式(1)可得雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的T型等值電路保護(hù)電路的方式來實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低電圖，如圖l所示。壓穿越功能。2)通過改進(jìn)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的勵(lì)磁控制方法來實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越功能[5~81。咫Lrd足雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)采用基于定子電壓定向的矢量控制策略，當(dāng)機(jī)組檢測到電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落時(shí)，Crowbar保護(hù)電路開始工作，轉(zhuǎn)子側(cè)閉鎖，停止工作；當(dāng)電網(wǎng)電壓開始恢復(fù)時(shí)采用改進(jìn)的勵(lì)磁控制策略以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組低電壓穿

5、越的要求；電網(wǎng)電壓完全恢復(fù)后仍然采用穩(wěn)態(tài)運(yùn)行j1jCO。時(shí)的控制策略。圖1雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)T型等值電路圖2電網(wǎng)電壓跌落時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)令is：Lsi,／Lm+fr，于是可知：暫態(tài)特性fis=Lm(is—i)／Lr在電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落時(shí)，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的{妒=Li+Lmfr=Lmfd(2)定子電壓和磁鏈不是常量，若考慮定子電流的暫I=fd／Ls+(Lr一／L)態(tài)變化過程，雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的精確數(shù)學(xué)模型可表示如下：將式(2)代入式(1)可得如下表達(dá)式：收稿日期：2011-11-01作者簡介：姜香菊(1979一)，女，講

6、師，碩士，研究方向?yàn)槟Ｊ阶R(shí)別和智能控制技術(shù)。第34卷第3期2012—3(下)【43J學(xué)兔兔www.xuetutu.com務(wù)l匐化坐標(biāo)變換，得出在三相坐標(biāo)系中的指令值、、j足+上lmp二q(3)。然后進(jìn)行PWM調(diào)制，最終實(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)電壓跌c‘一每¨落時(shí)有功、無功功率解耦控制。==由于定子側(cè)電壓U、磁鏈不是常量，所以—由式(3)中的第一個(gè)方程式可得：一pus-Rs一j(4)將式(4)代入式(3)的第二個(gè)方程式可得：肆‘+(一魯)+j+每(一一j∞)(5)按定子電壓定向的控制策略經(jīng)整理可得：lrq=Rr++一(Rfs

7、q+qd)、乏芝：Bpi~q：二㈤令{Urd=Urd++AUrdIl●’【“rq=rq+rqUAuAUrd(7)、‘，，一、圖2電網(wǎng)電壓跌落時(shí)的控制系統(tǒng)框圖其中，(Bp)i~d4仿真結(jié)果及分析，【=(足+邱)圖3是電網(wǎng)電壓跌落時(shí)傳統(tǒng)控制策略下的仿真圖，在圖3中，假設(shè)在t=0．8s時(shí)刻發(fā)生電網(wǎng)短路fAUrd一+(“。d一+q)故障，電壓跌落0．8pu，持續(xù)時(shí)問為t=0．2s，電網(wǎng)IAurq=(A)s~／／rd一(+d)將式(7)作為電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，雙饋風(fēng)力t(s)t(s)發(fā)電機(jī)低電壓穿越控制策略的實(shí)現(xiàn)依據(jù)，與傳

8、統(tǒng)(a)定子電壓變化過程(b)直流母線電壓變化過程的矢量控制策略相比較，改進(jìn)以后的控制策略是在原來的基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)子電壓的補(bǔ)償量Lm(一Rf。一j∞1)／。3轉(zhuǎn)子側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)低電壓穿越控制策略t(s)t(s)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)的控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。(c)定子電流分量變化過程(d)轉(zhuǎn)子電流分量變化過程在圖2所示的當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)的控制系統(tǒng)框圖中，雙饋發(fā)電機(jī)定子側(cè)輸出功率P‘、a與經(jīng)計(jì)算得到地反饋值、Q。