全功率变流器永磁直驱风电系统低电压穿越特性研究.pdfVIP

第 32卷 第 19期 电 力 系 统 自 动 化 Vo1．32 No．19 2008年 1O月 10 日 Automation ofElec~icPowerSystems 0ct．10．2008 全功率变流器永磁直驱风电系统低 电压穿越特性研究 李建林，胡书举，孔德国，许洪华 (中国科学院电工研究所 ，北京市 100190) 摘要：随着风 电机组安装容量的不断上升 ，风电系统在 电网故障情况下的运行变得尤为重要，电网 导则要求风电机组在电网电压瞬间跌落一定范围内不脱 网运行 。针对使用背靠背全功率变流器的 永磁直驱风电系统，提 出一种在电网电压瞬间跌落情况下不脱网运行 的方法。电网发生电压瞬间 跌落时，网侧 变流器运行在静止无功补偿 (STATCOM)模式 ，依据 电网电压跌落 的深度决定发 出 无功 电流的大小，通过快速提供无功 电流来稳 定电网电压，实现直驱型风 电系统的低 电压穿越功 能。仿真和实验结果表 明电网电压故障时使直驱风电系统运行在 STATCOM模式可以有效提高 低 电压穿越能力。 关键词：风力发 电；永磁 同步发 电机 ；电压跌落；低 电压穿越 ；全功率变流器；静止无功补偿 中图分类号：TM310 0 引言 统已被证实在低 电压穿越特性方面拥有 出色 的性 能 。同时，电网也要求风 电系统能像传统火力发 双馈型风力发电系统在整个风力发电系统中仍 电一样 ，可以方便地控制输出功率因数 ，安全地运行 占主流，然而直驱型风力发 电机组 以其固有的优势 在一定的功率因数范围内，并且能够在 电网故障如 也开始逐渐受到关注。直驱型风力发电系统采用风 电压跌落等情况下，快速向电网提供无功，调节系统 轮直接驱动多极低速永磁 同步发 电机 (PMSG)发 电压_6。j。因此，需要对直驱式永磁同步电机的低 电 电，然后通过功率变换 电路将电能进行转换后并入 压穿越特性和无功补偿能力进行分析和研究。国内 电网，省去了传统双馈式风力发 电系统中故障率较 外学者对双馈电机的低 电压穿越特性进行了深入的 高的齿轮箱这一部件，系统效率大为提高 ，有效地抑 研究，但是有关直驱永磁风力发电机的低电压穿越 制了噪声 ，提高了系统的运行可靠性 ，因而得到了市 特性方面的文献报道很少_l8 。 场青睐。伴随着直驱式风电系统的出现 ，全功率变 流技术得到了发展和应用；应用全功率变流的并网 1 系统工作原理和仿真模型 技术 ，使风轮和发电机的调速范围扩展到0--150 采用背靠背全功率变流器 PMSG并 网风 电系 的额定转速 ，提 高了风能的利用范围。新疆金风公 统。全功率变流器 由电机侧脉宽调制 (PWM)变流 司与国外合作 已成功研制 1．2Mw～1．5Mw直驱 器和电网侧 PWM 变流器构成，电机侧 PWM 变流 型风力 发 电机 组并 成功 实现 并 网运 行；丹 麦 器实现对 PMSG的控制 ，实现有功 、