基于DVR双馈风电机组不对称电压故障穿越.PDF

第３９卷 第２期 电 力 自 动 化 设 备 Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．２ ２０１９年２月 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｅｂ． ２０１９ 　　　 基于ＤＶＲ的双馈风电机组不对称电压故障穿越 凌　 禹 ，窦真兰１ ２ （１． 山西大同大学 电气工程系，山西 大同 ０３７００３；２． 国网上海电力公司电力科学研究院，上海 ２００４３４） 摘要：基于动态电压恢复器ＤＶＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｓｔｏｒｅｒ）能够在短时间内恢复电压的特点，研究了ＤＶＲ协 助双馈风电机组穿越不对称电压故障的能力。 针对双馈风电机组，选择了合适的ＤＶＲ拓扑结构及其补偿策 略，分析了基于比例 谐振ＰＲ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ⁃Ｒｅｓｏｎａｎｔ）控制器的ＤＶＲ控制方法，并提出采用单环电压反馈控 制的策略。 利用ＰＳＣＡＤ／ ＥＭＴＤＣ搭建的详细仿真平台，展示了在ＤＶＲ的保护下双馈风电机组成功穿越不对 称电压故障的能力及其改善的瞬态性能。 关键词：双馈感应电机；故障穿越；风力发电；动态电压恢复器；不对称电压故障 － 中图分类号：ＴＭ６１４ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．１６０８１／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６ ６０４７．２０１９．０２．０１０ ０　 引言 压单环控制策略，使得 ＤＶＲ 的控制更简单实用，同 时其性能未受到实质性的影响。 在ＤＶＲ 的保护下， 风电大规模并网运行给电网安全和稳定带来较 双馈机组能够成功穿越不对称电压故障，并获得理 大的挑战。 因此，新的电网导则要求接入电网运行 想的瞬态特性。 最后，基于ＰＳＣＡＤ／ ＥＭＴＤＣ仿真软 的风电机组应保证具备故障穿越 ＦＲＴ（Ｆａｕｌｔ Ｒｉｄｅ⁃ 件搭建的详细仿真平台，验证了所提方案的有效性 Ｔｈｒｏｕｇｈ）能力，并在故障切除后能向电网提供无功 ［１］ 和可行性。 以支撑电网电压的快速恢复 。 所有风电机组都要面对故障穿越问题，而其中 １　 系统结构 双馈风电机组（ＤＦＩＧ）的故障穿越问题最为严重。 因其定子绕组与电网直接相连导致的对电网扰动尤 基于ＤＶＲ 的双馈风电机组系统拓扑结构见图 其是电压跌落的敏感性，突然的电网电压跌落将使 １。 系统主要由风轮、齿轮箱、双馈感应电机、背靠背 ［２］ 相连的转子侧变换器（ＲＳＣ）和网侧变换器（ＧＳＣ）及 其转子电流幅值高达５～１０倍额定值甚至更高 ， 极易造成变换器损坏，影响双馈机组的不间断并网 变换器保护电路等组成。 电机的定子绕组与电网直 运行。 因此，提高双馈机组的故障穿越能力已成为 接相连，转子绕组通过变换器接入电网，以实现机组 当前研究的热点问题。 目前，主要的故障穿越技术 四象限变速运行。 而 ＤＶＲ则由注入变压器串入双 ［３⁃４］ 馈机组和电网之间。 双馈机组的控制可参考文献 有改进的矢量控制方案 、直接功率控制的改进方 ［５⁃６］ ［７］ ［１３］，此处不再赘述。 案 和非线性控制 等。 这些方案由于受转子侧 变换器能力所限仅能满足机组穿越跌落程度较轻的 １．１　 ＤＶＲ结构 电压故障。 当电压故障严重时，必须求助