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双馈风力发电系统低电压穿越的研究

2012-07-26 09:52
棒棒书香
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1 引言

  双馈感应风力发电机在电网故障情况下的低电压穿越能力成为研究的热点,许多学者分析了低电压穿越系统的原理[1-3],本文主要介绍了一种crowbar保护电路。双馈风力发电系统的组成如图1所示,其中的励磁电流由双pwm变流器所控制。风力发电机的转速由变流器供给的转差功率所调节,可以捕获最大风能,所使用的变流器额定容量也不大。发电机输出地无功和有功也可以由调节励磁电流的相位和幅值来实现,风电厂可以在单位功率因数下运行。电力系统和发电机之间的柔性连接就这样通过较好的风能捕获和提高的转换效率所实现,这样并网就不复杂了,是目前比较看好的优化策略[4-5]。但是正因为dfig系统使用了小容量变流器,因此减弱了dfig系统抵御电网电压跌落的能力。当电网电压跌落到一定数值时,如果不加任何处理措施,dfig系统将切出电网,以保护转子变频器。因此需要研究在电网电压故障下如何使dfig风力发电系统能够保持和电网的连接,并且能够对电网提供支撑作用来提高电力系统的稳定性。本文将详细分析双馈电机定子电压降落时的电磁特性,提供一种新的低电压穿越方案[6-7]。

2 双馈电机模型及暂态分析

  双馈发电机带负载的稳态等效电路如图2所示,图2中的转子参数都折算至定子侧了。当电机速度和转子侧励磁电压不变时,图2中的转子等效电压u2′/s就维持不变。

  此时双馈发电机的相量图如图3所示,为了简化分析忽略了绕组电阻。可以计算出,电机负载时,转子等效电压u2′/s为:

           

  (1)当电网电压降低时,电机就会进入一个暂态过程,定子电流和转子电流都会发生剧烈变化。下面分析一种电网电压降得最严重的情况,即定子发生突然短路时,电机内部的电磁关系如何变化。

 

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