电网故障时永磁直驱风电机组低电压穿越控制策略.pdf

第 33 卷 　第 12 期 Vol . 33 　No . 12 2009 年 6 月 25 日 J une 25 , 2009 电网故障时永磁直驱风电机组的低电压穿越控制策略 姚 　骏 , 廖 　勇 , 庄 　凯 (重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室 , 重庆市 400044) 摘要 : 为提高永磁直驱风电机组所并电网的运行稳定性 ,研究电网故障下永磁直驱风电机组的运 行特性以及提高其低电压穿越运行能力 ,文中提出一种适用于采用双脉宽调制变换器并网的永磁 直驱风电机组的低电压穿越运行控制方案 。通过在电网故障时限制发电机的电磁功率来限制输入 至直流侧电容和电网侧变换器的功率 ,通过在电网故障时采用考虑发电机功率信息的网侧变换器 电流闭环控制来实现直流链电压稳定控制 ,从而有效实现发电系统的低电压穿越运行 。系统仿真 结果表明 ,所提出的控制方案无需增加硬件保护装置 ,在电网对称及非对称故障下均可有效实现永 磁直驱风电机组的低电压穿越运行 。 关键词 : 风力发电; 直驱 ; 永磁同步发电机 ; 电网故障; 低电压穿越 中图分类号 : TM6 14 ; TM76 1 0 　引言 均需在双 PWM 变换器直流侧增加耗能电阻 ,这无 疑会带来系统空间安装及散热设计等问题 。另外 , 相对于有刷双馈风力发电系统 ,采用风轮机直 当电压跌落和恢复时针对保护电阻的投切控制也需 接驱动的永磁直驱风力发电系统中省去了传动齿轮 要准确的时序逻辑控制 ,这也增加了系统控制难度 。 箱 ,系统中无电刷和滑环 ,因此其运行可靠性和发电 因此 ,有必要进一步研究适用于永磁直驱风电机组 效率得以提高 ,使得该类发电系统在风电场中逐步 得到广泛应用[ 16 ] 。 的低电压穿越控制方案 ,提高该类发电系统的故障 穿越适应能力 。 随着并网风电场容量的提高 ,风电系统对电网 本文在文献[ 6 ] 的基础上 ,针对采用双 PWM 变 的影响也变得越来越重要 。目前新的电网规则均要 换器并网的永磁直驱风电机组的运行特点 ,提出一 求当电网发生严重短路故障时 ,并网风电机组能够 种适用于永磁直驱风电机组的低电压穿越运行控制 实现低电压穿越运行 ,在故障切除后发电机组能够 方案 。 迅速恢复正常运行 , 以帮助电网恢复正常工作 。由 于永磁直驱风电机组中采用全功率变流器连接永磁 1 　电网故障时电机侧变换器控制策略 ( ) 同步发电机 PM S G 和电网实现并网发电, 因此电 图 1 为采用双 PWM 变换器并网的永磁直驱风 网电压骤降时全功率变流器的运行特性就直接关系 力发 电系统结构 , 通过控制 电机侧变换器实现 到发电系统的低电压穿越运行能力 。目前 , 已有文 PM S G 的最大风能跟踪控制 ,控制电网侧变换器实 献针对采用全功率变流器并网的永磁直驱风电机