適用于電網不對稱故障的雙饋風力發電機虛擬同步控制策略

程雪坤, 孫旭東, 柴建云, 劉 輝, 宋 鵬

(1. 國網冀北電力科學研究院(華北電力科學研究院有限責任公司), 北京市 100045; 2. 風光儲并網運行技術國家電網公司重點實驗室, 北京市 100045; 3. 電力系統及發電設備控制和仿真國家重點實驗室, 清華大學, 北京市 100084)

0 引言

近年來,風力發電技術得到了大規模的發展與應用,目前,主流風力發電機通過電力電子變換器進行并網控制。然而,由于缺少慣量與阻尼,電力電子變換器的大規模接入降低了系統的有效慣量[1],影響了電網的安全穩定運行。

為此,不少學者提出了風電機組慣性支撐控制策略[2-5]。慣性支撐技術的優點在于可以根據電網頻率變化調節風力發電機的輸出功率,提高了系統的頻率穩定性,但仍存在一些共性的問題。例如:仍舊依賴鎖相環跟蹤電網電壓導致風電機組的動態穩定性尚不理想;風電機組仍以電流源形式匯集并網,與以電壓源型電源為主的電力系統兼容性較差。

在此基礎上,有學者提出了風電機組的虛擬同步控制策略[6-8]。該策略借鑒了三相并網逆變器虛擬同步控制[9-10]的思想,在雙饋感應發電機(doubly-fed induction generator,DFIG)轉子側變換器的控制策略中引入同步發電機的外特性模型,使DFIG對外表現同步發電機的部分特性。即在電網頻率波動時改變輸出功率,為系統提供慣量與阻尼;同時改善DFIG并網接口特性,使其能更好地適應目前以電壓源為主導的電力系統,展現“更友好”的并網特性[9]。

然而,對風電機組并網適應性的研究不應僅停留在穩定運行與機電動態特性上,其故障特性與故障穿越能力也至關重要。……