雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越控制策略量化評(píng)價(jià)

鄧三星, 張雪敏, 劉 輝, 陳來軍

(1. 清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系, 北京市 100084; 2. 國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院, 北京市 100045)

0 引言

風(fēng)電作為一類重要的新能源發(fā)電形式,逐漸在電力系統(tǒng)中占據(jù)重要地位[1-2]。為提升風(fēng)電接入的友好性,除了風(fēng)電穩(wěn)態(tài)運(yùn)行控制外,更需要關(guān)注暫態(tài)過程中的風(fēng)電運(yùn)行控制和分析。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG)的低電壓穿越(LVRT)能力是衡量其暫態(tài)運(yùn)行能力的關(guān)鍵指標(biāo),GB/T 19963—2011對(duì)于并網(wǎng)DFIG的LVRT要求主要包括兩方面,即連續(xù)運(yùn)行不脫網(wǎng)和動(dòng)態(tài)無功支撐。

DFIG在電網(wǎng)電壓大幅跌落時(shí),可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)子過流以及直流母線過壓等嚴(yán)重威脅換流器安全運(yùn)行的暫態(tài)現(xiàn)象。基于對(duì)故障期間DFIG動(dòng)態(tài)行為的分析,結(jié)合國標(biāo)對(duì)其暫態(tài)運(yùn)行能力的要求,許多學(xué)者對(duì)提高DFIG的LVRT能力進(jìn)行了研究[3-6]。這些研究主要可分為保護(hù)類和控制類兩種策略,保護(hù)類策略一般指加裝物理保護(hù)電路對(duì)多余的暫態(tài)能量進(jìn)行處理,而控制類策略則多通過改進(jìn)故障控制策略,以改善故障期間DFIG的暫態(tài)性能,滿足LVRT要求。工程上最常見的保護(hù)類策略是加裝Crowbar保護(hù)電路吸收故障期間的暫態(tài)能量[4]。控制類策略則主要分為基于比例—積分(PI)的附加控制以及非線性控制。

基于PI的附加控制通過在常規(guī)PI控制的基礎(chǔ)上增加前饋[3]以及“去磁”[6]等環(huán)節(jié),能夠降低暫態(tài)初期的轉(zhuǎn)子電流,提升LVRT能力,但是故障期間的動(dòng)態(tài)響應(yīng)不足,換流器控制能力也沒有得到充分利用。非線性控制結(jié)合DFIG模型的非線性特點(diǎn),動(dòng)態(tài)響應(yīng)得到提升,但是由于所采用的三階DFIG模型忽略了定子磁鏈的動(dòng)態(tài),故障初期的轉(zhuǎn)子過流等現(xiàn)象沒有得到有效改善[5]。……