低电压条件下直驱型风力发电机组控制研究

电力系统发生故障时,对风力发电机组造成较大的影响,如机组过电流、转速增高等,甚至威胁发电机组的安全。因此,风力发电机组通常具有低电压保护,在电网故障持续一定时间后机组脱离电网。随着并网运行的风力发电的电网穿透率不断上升,风机脱网对电力系统的影响越来越大,增加电力系统的故障恢复难度,甚至使电力系统的运行状态恶化,造成故障扩大。世界许多国家针对低电压穿越相继发布了定量标准,基本要求电网故障时,风力发电机在一定时间内保持并网运行,并向电网提供无功功率,直至故障清除。本文针对直驱永磁同步风力发电机组,研究系统故障时,低电压条件下直驱风力发电机组的电气暂态特性。建立风力发电机及其全功率变流器的数学模型,两侧变换器采用有功和无功功率的解耦控制。在此基础上,针对短路故障对于直驱型风力发电机组的影响,提出基于储能的不平衡功率控制电路的控制策略,通过双环电流控制功率双向流动以维持直流侧电压稳定。仿真和物理实验结果表明,电网电压跌落时,本文所提控制策略限制了变流器直流侧过电压和网侧逆变器的过电流,更好地实现发电机的低电压穿越。