【好文推荐】重庆大学姚骏等：采用串联网侧变换器的双馈风电系统不对称高电压穿越研究
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2023-05-10 14:56:27
采用串联网侧变换器的双馈风电系统不对称高电压穿越研究/姚骏，郭利莎，曾欣，谭义，尹潇 双馈感应发电机作为目前变速恒频风力发电机组的主流机型，因其变流器容量小且定子直接与电网相连的特点，使得机组对电网故障异常敏感。针对电网电压跌落故障下双馈风电机组的低电压穿越技术，国内外已进行了大量研究。随着电网电压跌落故障恢复过程中，因系统无功过剩使电网电压骤升造成二次事故事件的发生，电网电压骤升故障对风电机组的影响及相应的高电压穿越控制技术也应得到充分关注。 当电力系统发生单相或两相接地故障及负载突降等情况时，均可能引起电网过电压。为避免风电机组因电压保护动作自动解列而影响电网安全稳定性，各国对风电机组的高电压穿越能力，包括过电压不同幅值下持续时间及高电压故障穿越期间功率控制等方面提出了严格的技术要求。围绕着电网电压骤升的双馈风电系统高电压穿越问题解决方案，国内外学术界和工程界开展了大量研究。目前针对双馈风电系统高电压穿越控制技术的研究多采用基于变阻尼及虚拟阻抗等改进控制策略，然而虚拟阻抗的引入却会使转子侧电压进一步增大从而可能造成绝缘损坏等问题。 针对采用串联网侧变换器的双馈风电系统定子端电压灵活可控的特点，分析了电网电压不对称骤升故障时双馈风力发电机组的暂态特性，提出了适用于该系统的不对称高电压故障穿越控制策略，并对该控制策略下双馈风电系统的可控能力进行分析。本文在电网故障期间，通过协同控制串联网侧变换器、转子侧变换器与并联网侧变换器，在实现双馈风电系统的高电压穿越运行控制，并向电网吸收一定无功功率以支持电网无功调节的基础上，实现对故障中双馈系统总输出有功或无功波动的抑制，进一步增强了双馈风电系统所并电网的运行稳定性。 通过分析电网电压不对称骤升时双馈感应发电机暂态特性，从最大限度吸收电网无功功率角度出发，提出适用于采用串联网侧变换器的双馈风力发电系统的不对称高电压穿越控制策略，并对该系统的可控能力进行分析，在实现高电压故障穿越运行并向故障电网提供暂态无功支撑的基础上，进一步抑制双馈风电系统总输出有功或无功功率波动以提高所并电网的电能质量。 本文在对双馈风电系统暂态特性分析的基础上，提出了适用于基于串联网侧变换器的双馈风电系统的不对称高电压穿越控制策略，并对系统的可控能力进行了详细分析。所提控制策略通过对各变换器的协同控制，在实现抑制定子磁链暂态直流分量、维持直流母线电压恒定及向电网提供暂态无功支持的同时，进一步消除了双馈风电系统总输出有功或无功功率的二倍频波动，有效增强了电网高电压故障下双馈风电系统的故障穿越能力及系统所并电网的运行稳定性。 本文工作将为双馈风电系统不对称高电压电网条件下的安全稳定运行提供参考。 后续将通过确定实现各控制目标时系统需减小的有功出力大小，对增强双馈风力发电系统可控能力方法进行研究。姚骏，郭利莎，曾欣，等．采用串联网侧变换器的双馈风电系统不对称高电压穿越控制研究[J]．电网技术，2016，40(7)：2067-2074．Yao Jun，Guo Lisha，Zeng Xin，et al．Research on HVRT control of DFIG system based on series grid-side converter during asymmetrical grid voltage swell[J]．Power System Technology，2016，40(7)：2067-2074(in Chinese)． 新能源电能变换团队依托重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，主要围绕国家新能源发展需求，开展以分布式供电方式或大规模并网方式的风能、光伏等新能源发电及接入电网技术等研究。目前实验室有固定研究人员50余人，其中，教授30余人，具有博士学位的人员比例超过90%。中国工程院院士2人，长江学者4人，杰出青年基金获得者2人、国家“百千万人才工程”人选3人，主要研究方向为输配电装备及系统运行安全、输配电装备状态监测与安全评估、电工新技术及其在电力安全中的应用等方向。新能源电能变换团队负责人姚骏教授主要从事电机及其控制、电力电子变换与控制、风力/光伏发电及储能技术、风电/光伏接入电力系统运行分析与控制以及电力电子技术在电力系统中应用等方面研究，主持或参与国家自然科学基金项目、科技部国家高技术研究发展计划（863计划）项目、重庆市科委科技计划重点攻关项目以及国防重点军工项目等20余项，在国内外电工类高水平学术期刊上发表论文60余篇，其中被SCI/EI检索50余篇，3篇论文入选“领跑者5000－中国精品科技期刊顶尖学术论文”，已获授权国家发明专利10余项。声明：本文为原创作品，所涉及文字及图片版权均属电网技术编辑部所有，根据国家版权局最新规定，纸媒、网站、微博、微信公众号转载、摘编我社的作品，务请提前联系我编辑部。个人请按本微信原文转发、分享。
