1、隨著風(fēng)力發(fā)電在全世界范圍內(nèi)的高速增長(zhǎng),風(fēng)電裝機(jī)容量在電力系統(tǒng)中所占的比重快速提高,使得大型風(fēng)電機(jī)組與局部電網(wǎng)之間的相互影響也越來(lái)越大。為了保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全,世界各國(guó)的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)風(fēng)電接入提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求,其中最受人關(guān)注、也是最難以滿(mǎn)足的要求即為風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越(LNRT)能力。在各種類(lèi)型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中,變速恒頻雙饋異步發(fā)電機(jī)(DFIG)以其調(diào)速范圍寬、有功和無(wú)功功率可獨(dú)立調(diào)節(jié)以及所需勵(lì)磁變流器容量較小等優(yōu)點(diǎn),目前已成為

2、國(guó)際主流風(fēng)電機(jī)型,占據(jù)絕大部分市場(chǎng)份額。但是由于DFIG定子直接并網(wǎng),很容易受到各種電網(wǎng)故障的影響,而轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變流器容量相對(duì)較小,在電網(wǎng)故障情況下對(duì)DFIG的控制能力受到限制,因此如何提高DFIG風(fēng)電機(jī)組的LVRT能力已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和工程界研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　 目前我國(guó)的風(fēng)電建設(shè)正處于高峰期,但是受氣候及地形條件限制,我國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)大都處于偏遠(yuǎn)地區(qū),遠(yuǎn)離負(fù)荷中心,當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)較弱,電網(wǎng)電壓易波動(dòng),經(jīng)常發(fā)生各種對(duì)稱(chēng)、不對(duì)稱(chēng)電網(wǎng)故障。

3、為了保障我國(guó)風(fēng)電事業(yè)順利發(fā)展,當(dāng)前亟需提高DFIG機(jī)組的LVRT能力。本文以此為課題,從理論研究、仿真建模和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證三個(gè)方面對(duì)DFIG機(jī)組的LVRT關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究,取得了一些研究成果。
　　 1.詳細(xì)分析了電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組LNRT能力的要求,提出了DFIG機(jī)組LVRT運(yùn)行的控制目標(biāo),系統(tǒng)地總結(jié)了現(xiàn)有的DFIG機(jī)組LNRT控制和保護(hù)技術(shù),指出了各種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),并預(yù)測(cè)了DFIG機(jī)組LNRT技術(shù)的優(yōu)化方向和發(fā)展趨勢(shì)。
　

4、　 2.深入研究了電網(wǎng)故障情況下電壓同步信號(hào)的檢測(cè)問(wèn)題,詳細(xì)介紹了電網(wǎng)電壓故障的類(lèi)型和特征,系統(tǒng)總結(jié)了現(xiàn)有的電網(wǎng)電壓故障的檢測(cè)方法和不對(duì)稱(chēng)電壓的正、負(fù)序分離方法。在此基礎(chǔ)之上,提出了兩種改進(jìn)型正、負(fù)序電壓分離方法和三種電壓同步信號(hào)檢測(cè)方法,并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了所提出方法的有效性,最后選擇所提出的諧振式PLL應(yīng)用于本文之后的研究之中。
　　 3.通過(guò)理論推導(dǎo)建立了電網(wǎng)正常及各種對(duì)稱(chēng)、不對(duì)稱(chēng)故障情況下DFIG機(jī)組的數(shù)學(xué)模型,

5、并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的結(jié)果,詳細(xì)展示了DFIG機(jī)組在各種電網(wǎng)故障情況下的瞬態(tài)響應(yīng)。系統(tǒng)地總結(jié)了現(xiàn)有DFIG機(jī)組故障穿越運(yùn)行的改進(jìn)控制策略,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了其控制效果,指出了其優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)方向,為本文以下的研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　 4.深入研究了電網(wǎng)故障條件下DFIG風(fēng)電機(jī)組的直接功率控制(DPC)策略,提出了電網(wǎng)對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)故障情況下GSC和DFIG的改進(jìn)DPC,通過(guò)引入諧振控制器配合適當(dāng)?shù)墓β恃a(bǔ)償,能夠在電

6、網(wǎng)故障情況下對(duì)GSC和DFIG的輸出功率實(shí)施有效控制,同時(shí)還能抑制GSC和DFIG的輸出電流諧波。在此基礎(chǔ)之上,又提出了一種GSC和RSC的聯(lián)合控制方案以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)不對(duì)稱(chēng)時(shí)DFIG機(jī)組的綜合優(yōu)化控制目標(biāo)。針對(duì)所提出的控制方案進(jìn)行了詳細(xì)的仿真和實(shí)驗(yàn)研究,獲得了理論聯(lián)系實(shí)際的研究成果。
　　 5.重點(diǎn)研究了DFIG機(jī)組的LVRT保護(hù)技術(shù),通過(guò)理論推導(dǎo)建立了包括Crowbar保護(hù)電路在內(nèi)的雙饋風(fēng)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型,提出了簡(jiǎn)單有效的經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)

7、Crowbar保護(hù)之后的DFIG定、轉(zhuǎn)子故障電流進(jìn)行計(jì)算,并通過(guò)仿真研究驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的結(jié)果。在此基礎(chǔ)之上,確定了Crowbar電阻的取值范圍和最優(yōu)阻值,并根據(jù)最優(yōu)阻值的Crowbar電路進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究,證明了通過(guò)Crowbar電路配合適當(dāng)?shù)目刂扑惴軌虺晒?shí)現(xiàn)DFIG機(jī)組的LVRT運(yùn)行。對(duì)基于動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)的先進(jìn)LVR了保護(hù)技術(shù)做了初步的理論和實(shí)驗(yàn)研究,并取得了良好的運(yùn)行效果。
　　 6.為了驗(yàn)證所提出的DFI