电网对称故障下基于active crowbar双馈发电机控制

电网对称故障下基于active crowbar双馈发电机控制

第１３卷第１期２００９年１月

电机与控制学报

ＣＯＮＴＲＯＬ

ＶｏＬ１３

Ｎｏ．１

ＥＬＥＣＴＲＩＣＭＡＣＨＩＮＥＳＡＮＤ

Ｊａｎ．２００９

电网对称故障下基于

，／‘

双馈发电机控制

徐殿国

一张学广，

（哈尔涣工业大学电气学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）

摘要：随着风力发电规模和风电机组单机容量不断增大，要求大型风电机组具有低电压穿越能力，因此需要研究三相对称故障下双馈风力发电机控制方法。在电网电压突然跌落时，由于双馈发电机中的电磁耦合关系，在定转子中感应出过电压过电流，为保护转子侧变换器，需要通过ｃｒｏｗｂｓｒ来短路双馈发电机的转子。针对传统的ｐａｓｓｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ的不足，采用ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ电路的控制方法。当电网故障造成双馈发电机转子过流时，开启ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ电路来旁路转子侧变换器。当转子电流下降到一定程度时断开ｃｒｏｗｂａｒ，转子侧变换器恢复工作，此时双馈电机可以向电网同时提供有功无功支持。理论分析的基础上进行了仿真研究。仿真结果证实了采用ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ可以有效地实现双馈风力发电机的低电压穿越。

关键词：双馈发电机；对称故障；风力发电；ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ；低电压穿越

中图分类号：ＴＵ３１３

文献标识码：Ａ

文章编号：１００７—４４９Ｘ（２００９）Ｏｉ一００９９—０５

＼

．

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｏｎ

ｃｏｎｔｒｏｌｏｆＤＦＩＧｗｉｔｈａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒｕｎｄｅｒ

ｓｙｍｍｅｔｒｙｖｏｌｔａｇｅｆａｕｌｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎ

ＺＨＡＮＧＸｕｅ－ｇｕａｎｇ，ＸＵＤｉａｎ—ｇｕｏ

（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ

Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｗｉｎｄ

ｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ

ｓｙｓｔｅｍ，ＬＶＲＴ（１０ｗｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈ）ａｂｉｌｉ

ｏｎ

ｔｙｉｎｇｒｉｄｆａｕｌｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄｆｏｒｗｉｎｄｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ＳＯｉｔ’Ｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｒｅｓｅａｌ陀ｈ

ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈ－

ｏｃｃｕｒ－

ｏｄｏｆＤＦＩＧ（ｄｏｕｂｌｙｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ）ｕｎｄｅｒｓｙｍｍｅｔｒｙｖｏｌｔａｇｅｆａｕｌｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅ

ｒｅｎｃｅ

ｏｆ

ａ

ｇｒｉｄｆａｕｌｔ，ｂｅｃａｕｓｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｉｎＤＦＩＧ，ｏｖｅｒ

ｔｏ

ｃｕｒｒｅｎｔ

ｗａｙｉｎｄｕｃｅｄｉｎｓｔａｔｏｒ

ｏｖｅｒ

ａｎｄｒｏｔｏｒｗｉｎｄｉｎｇ．Ｉｎｏｒｄｅｒ

ｃｕｒｒｅｎｔｗａｓｃｕｒｒｅｎｔ

ｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ。ｃｒｏｗｂａｒ

ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗａｓ

ｗａｓ

ｕｓｅｄ

ｔｏ

ｓｈｏｒｔＤＦＩＧ

ｉｎｄｕｃｅｄｉｎｒｏｔｏｒ，ｔｈｅｒｏｔｏｒｓｉｄｅ

ｔｏ

ａ

ｂｙｐａｓｓｅｄｂｙａｃｔｉｖｅ

ｒｏｔｏｒ．矾ｅｎ

ｃｒｏｗｂａｒｃｉｒｃｕｉｔ．肌ｅｎ

ｒｏｔｏｒ

ｄｅｃｒｅａｓｅｄ

ｃｅｒｔａｉｎｄｅｇｒｅｅ，ｔｈｅｃｒｏｗｂａｒｃｉｒｃｕｉｔｗａｓｏｐｅｎｅｄ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｔｈｅｒｏｔｏｒｓｉｄｅ

ｗａｓ

ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｗａｓ

ａｃｔｉｖａｔｅｄ，ａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ

ｆｅｄｔｏｔｈｅ

ｗａｓ

ｇｒｉｄ．ｎｅｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓＷａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙ

ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔａｎｄｔｈｅＬＶＲＴｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＤＦＩＧａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｙｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｓｙｍｍｅｔｒｙｖｏｌｔａｇｅｆａｕｌｔ；ｗｉｎｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ；ｌＯＷｖｏｌｔａｇｅｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈ

１

引言

增大，针对并网型风电机组的运行要求也日益严格。目前很多标准都要求风电机组具有一定的低电压穿越能力，即在一定程度的电网故障情况下能够继续

随着风力发电规模和风电机组单机容量的不断

收稿日期：２００８—０１—１６

基金项目：教育部博士点基金资助项目（Ｎ２００６０２１３０２７）；台迭环境与教育基金会《电力电子科教发展计划》作者筒介：张学广（１９８１一），男，博士研究生，研究方向为可再生能源技术；

电网对称故障下基于active crowbar双馈发电机控制

１００

电机与控制学报

情况下能够对电网提供一定的功率支持。

第１３卷

并网运行［１’２］。

双馈风力发电技术具有功率因数可调、效率高、变频装置容量小、投资省等优点口。Ｊ。是目前应用最广泛的风力发电技术。因此双馈风电机组在电网故障情况下安全可控运行得到了广泛的关注。

在双馈风电机组中。发电机采用绕线式异步电机。其中发电机定子直接与电网相连，转子侧通过交一直一交变换器与电网相连。当电网电压突然跌落时，会在定子绕组中造成很大的冲击电流。由于发电机定子转子之间的电磁耦合关系，电网电压跌落同样会导致转子侧过流。

当电网故障发生时，最基本的方法是通过可控硅直接将双馈电机短路，此时双馈电机作为鼠笼式异步电机运行，当电网故障消除时，双馈发电机定子侧脱网，可控硅关断，双馈电机重新并网运行。这种方法一般称之为ｐａｓｓｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ。在文献［６，７］中分别提出了不采用辅助硬件电路的控制方法。文献［６］研究了转子磁通控制的方法，文献［７］中采用了在控制器中考虑定子磁链动态变化的方法，这两种方法均能在电网电压跌落程度较小的情况下实现双馈发电机的不脱网运行。当采用ｐａｓｓｉｖｅ

ｃｒｏｗｂａｒ

图１为德国Ｅ．Ｏｎ公司针对风电机组故障情况下运行能力的最新要求一Ｊ。当电网故障状态位于ｌ区时，不允许发电机组脱网。当电网故障状态位于２区内时，要求风电机组能够继续并网运行。但在特殊情况下可以在电网公司同意的前提下短时脱网，但要求在２Ｓ内重新达到同步，并且输出有功功率最少以每秒１０％额定功率的速度增长直至达到额定功率。当电网故障状态位于３区时，允许风电机组短时脱网，并且可以在电网公司的同意下，在大

于２ｓ的时间后重新同步，并且其输出有功功率增

长可以小于每秒１０％。当电网故障状态位于４区时，风电机组可以根据自身状态自动脱网。

时，双馈发电机在电网故障情况下一直以鼠笼式异步发电机的状态运行，需要从电网吸收大量的无功功率。因此目前在一些大公司的产品中采用了ａｃ．

ｔｉｖｅ

Ｆｉｇ．１

’图１Ｅ．Ｏｉｌ公司对风电机组ＬＶＲＴ要求

ＬＶＲＴｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｆｏｒｗｉｎｄｇｅｎｅｒａｔｏｒｆｒｏｍＥ．ｏｎ

根据Ｅ．ｏｎ公司的标准，要求风电机组在低电压甚至零电压的情况下仍能继续并网运行至少１５０ｍｓ（电网继电保护设备动作时间）。由于双馈风电机组自身的特点，有必要采用硬件的辅助措施来实现ＬｖＲＴ甚至ＺＶＲＴ。３

ｃｒｏｗｂａｒ技术，采用这种方法可以使双馈发电机

故障电流降低到额定值以下时断开ｃｒｏｗｂａｒ电路，实现双馈风力发电机电网故障中的可控运行旧Ｊ。但由于技术原因，目前相关的公开资料并不多。

本文首先介绍了国外最新ｇｒｉｄｃｏｄｅ针对风电机组电网故障条件下的运行要求。然后分析了电网电压突然跌落对双馈风力发电机故障电流的影响。研究了ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ的设计方法以及以ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ为保护措施的电网对称故障下双馈风力发电机控制策略。最后在Ｍａｔｉａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下建立了１．５ＭＷ双馈风力发电机模型，针对电网三相短路产生的对称故障下双馈风力发电机的控制进行了仿真研究。

电网对称故障情况下故障电流分析

当电网发生对称故障时，双馈发电机定子端电

压突然跌落，当ｃｒｏｗｂａｒ电路启动时，在定转子绕组中会出现暂态的磁链直流分量，磁链的直流分量会在定转子电路中产生直流电流，还会在定转子中产生与电机转速相关的交流分量。另外由于ｃｒｏｗｂａｒ电路启动后，双馈屯机以鼠笼式异步电机状态运行，故障后定子侧电压还会在双馈电机中产生二定的稳态电流。其中暂态的磁链直流分量是造成定转子过电流的主要原因，因此主要分析电网对称故障后暂态的磁链直流分量造成的故障电流的变化过程。

由于ＭＷ级发电机定转子电阻很小，为简化分析，在电网故障前双馈发电机稳态运行时忽略其定转子电阻的影响。由于暂态持续时间较短，为简化分析，可以假设暂态过程中转速不变。

２风电机组的低电压穿越能力要求

在风电发展的最初阶段，在电网发生故障时，从保护风电设备的角度出发，风电机组可以直接脱网。随着风力发电规模和风电机组单机容量的不断增大。为避免在故障情况下大量风电机组脱并网造成对系统的冲击，要求风电机组具有电网故障情况下

电网对称故障下基于active crowbar双馈发电机控制

第１期

电网对称故障下基于ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ双馈发电机控制

１０１

Ｚ＝Ｌ３。＋￡。｛。，

－＋Ｃｒ＝Ｌｊ。＋￡，ｉ，。

分别表示定转子电感扛。表示电机激磁电感。

（１）

（２）

在实际风电系统中，发电机定子侧直接与电网相连，由于电缆和变压器的内部电阻，定子磁链的直流分量衰减速度很快。由前面的分析可以看出，ｃｒｏｗｂａｒ中的放电电阻可以减小转子时间常数，加快转子磁链直流分量的衰减速度，可以有效地抑制电网故障造成的发电机轴振动，减小对齿轮箱的损害。更为重要的是可以使双馈电机迅速的恢复到可控运行状态。４

Ａｃｔｉｖｅ

其中：：。、｛，、Ｚ、Ｚ分别表示定转子电流和磁链；￡。、￡，

由式（１）和式（２）可以得到由定转子磁链表示定转子电流的表达式为

，

，

２碡＿霹’ｋ一疆＋１。”’ｉｒ＝一堍＋急。㈩

ｋ

沙。Ｌ。班，’’

Ｌ。一尹７‘￡。一尹

ｃｒｏｗｂａｒ的结构与控制

选用的Ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ由一个三相二极管整流桥，单管ＩＧＢＴ及放电电阻组成。其中三相整流桥与发电机转子相连，ＩＧＢＴ用来控制ｃｒｏｗｂａｒ电路的开通或关断如图２所示。采用单管ＩＧＢＴ的结构有利于简化ｃｒｏｗｂａｒ的控制。由于故障过程中过电流冲击较大，实际设计中采用多个单管ＩＧＢＴ并联的结构。

ＺＳ

ＡＢＣ

一

、

“。一三。厶’一三。

由于双馈电机的电感特性，在电网故障前后，定转子的磁链是连续变化的。因此通过研究定转子磁链的暂态变化过程就可以得到故障时定转子电流的暂态变化过程。由于ｃｒｏｗｂａｒ将电机转子短路，在推导过程中将双馈电机等效成普通的异步电机。

由于定转子电阻的作用，定转子磁链的直流分量会缓慢衰减。其衰减时间可以认为基本由定转子电阻及短路时的定转子等效电感决定，即

２孓Ｚ

２◇２孓

２

Ｌ。，＝￡”＋ＺＬ：瓦ｒ４Ｌｍ，

图２

Ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ结构Ｓｔｒｕｃ，ｔｕｒｅ

！辆

（５）（６）

Ｆｉｇ ２

ｏｆａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ

￡ｒ’＝Ｌｍ＋三竞。

磁链在短路后的衰减时间常数

在ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ设计中，合理的选取放电电阻的阻值比较重要。选取较大的阻值可以使暂态分量衰减的更快，但较大的电阻值可能会造成转子侧的过压，使直流母线电容反充电，同时还有可能损坏转子侧变换器。另外较大阻值的瞬态功耗也比较大，

（７）

（８）

其中，Ｌ。，Ｌ。为定转子漏感。由此可以得到定转子

ｔ’＝詈，

ｔ’＝詈。

由以上公式可得

从散热角度对放电电阻的体积也有一定要求。经综合考虑及仿真比较，放电电阻阻值选为０．０６ｐｕ。

当机组控制系统检测到电网跌落造成的过电流

时，开通ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ电路同时关闭转子侧变换

器，此时双馈电机以异步发电机状态运行。双馈发

ｔ＇．ｐ＝Ｕ％ｅ一’－￡ｒ“；Ｖ‰ｅ一∥憎，，

（９）

电机中磁链暂态分量通过定转子电阻以及ｃｒｏｗｂａｒ放电电阻迅速衰减。由于转子电流中包括部分振荡的分量，因此需要在转子电流值下降到限定值以下一定时间后，才能关断ｃｒｏｗｂａｒ电路并同时使转子侧变换器恢复工作。本文中设定的ｃｒｏｗｂａｒ启动电流为１．５倍的转子额定电流，为考察ｃｒｏｗｂａｒ启动后发电机运行状态，将ｃｒｏｗｂａｒ关断的时间设定为转子电流下降到额定值之后两的电网周期。转子侧变换器恢复工作后根据故障下的电网实际电压调整发电机的输出有功无功功率。

和一学ｅ嵋’ｅ巾，＋乏７－－＇挈７－－７，，ｅ嵋’。（１０，

其中：ｉ。，，ｉ叩表示由于定转子磁链中暂态直流分量产

生的暂态电流；甄，‰表示定转子磁链中暂态直流

分量的初始值。

为简化分析，以上分析过程中忽略了ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ中放电电阻的影响。当ｃｒｏｗｂａｒ启动时，相当于转子电阻变大，根据式（８）可知转子磁链的衰减常数会变小，既加快了转子磁链中暂态分量的衰减。当ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ放电电阻很大时，转子侧电阻同时也会在一定程度上影响定子侧的衰减时间常数，即加快定子侧暂态磁链衰减过程。

５仿真结果分析

为验证前面理论分析的结果，以一台１．５ＭＷ

电网对称故障下基于active crowbar双馈发电机控制

１０２

电机与控制学报‘第１３卷

的双馈风力发电机为例进行了仿真研究，如图３所示。仿真参数如下：额定功率：Ｐ＝１．５ＭＷ，额定电压６９０Ｖ，额定转速ｌ

０．０１２０．１７１

０００

子侧有功功率、定子侧无功功率、发电机转矩、转子电流、转子侧变换器电流和ｃｒｏｗｂａｒ电流。

在１．４ｓ时刻故障发生，１．６ｓ时刻故障清除。在短路故障发生后，定转子侧出现５～６倍额定电流的冲击电流，同时发电机输出功率及转矩出现振荡。控制系统检测到转子过电流后关闭网侧变换器，开启ｃｒｏｗｂａｒ电路。由于ｃｒｏｗｂａｒ电路的作用，定转子暂态电流开始快速衰减，在此阶段输出有功功率下降，双馈电机从电网中吸取一定无功功率。当转子侧电流衰减到一定程度后，ｃｒｏｗｂａｒ电路关断，转子侧变换器重新工作，此时根据故障后电网实际电压进行控制。当电网故障清除后，电网电压恢复正常，双馈发电机经过短暂的调节过程后，重新恢复正常

ｒ／ｍｉｎ。定子电阻Ｒ。＝

ｐｕ，转子电阻尺，＝０．０１４ｐｕ，定子漏感Ｌ。＝ｐｕ，转子漏感Ｌ。＝０．１５６ｐｕ，激磁电感￡。＝

２．９ｐｕ。

圈３双馈风力发电机结构

运行状态。在此过程中，转子电流处于变换器可控范围内。因此ｃｒｏｗｂａｒ不需要动作。

在整个暂态过程中，由于ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ的保护作用，转子侧变换器可以一直工作在变换器容量允许的范围内。发电机定子可以始终保持与电网相连，实现了低电压穿越。

飚．３

ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＤｏｕｂｌｙ－ｆｅｄｗｉｎｄｇｅｎｅｒａｔｏｒ

在仿真过程中，电网故障由风电场并网变压器高压侧三相对地短路故障产生，在故障过程中，不考虑风速变化。图４给出了电网故障前后双馈发电机的状态。其中依次给出的是电网电压、定子电流、定

。１

４６

墨兰

．５－４ｌ

４２０

雪耋嫩触妇嬲酗嬲揪麟

；

墨．１，

－２－－４＿６ｌ．２

晦

１．４

１．６。，１．８

，，

２．ｏ

，ｆ，；

图４电网故障情况下双馈发电机运行状悉／＋

Ｆｉｇ ４

Ｔｈｅ

ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｔａｔｅｏｆＤＦＩＧ

ｕｎｄｅｒ面ｅｔｒｙ

ａｃｔｉｖｅ

ｇｒｉｄｆａｕｌｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎ

６结语

本文分析了电网电压突然跌落对双馈风力发电机故障电流的影响。研究了以ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ为保护措施的电网对称故障下双馈风力发电机控制策略。

研究结果表明，在严重的电网对称故障情况下，采用

ｃｒｏｗｂａｒ技术可以在保证双馈风力发电机组变换器装置自身安全的基础上，实现机组的不脱网运行。同时通过对ｃｒｏｗｂａｒ合理的设计和控制，在故障情况下，可以使双馈发电机迅速恢复到可控运行状

电网对称故障下基于active crowbar双馈发电机控制

第１期电网对称故障下基于ａｃｔｉｖｅｃｒｏｗｂａｒ双馈发电机控制

ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ

１０３

态，并对电网提供一定的有功无功支持。最后仿真结果证实了这种方法能够实现双馈风力发电机电网对称故障下的低电压穿越，为进一步研究双馈风力发电机的电网故障情况下运行控制技术提供了一定的理论基础。

，，

，／

ｏｆ

ｖａｒｉａｂｌｅｓｐｅｅｄｃｏｎｓｔａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗｉｎｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ

ｓｙｓ－

ｔｅｒｎ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００５，２５（８）：９０—９４．

［５］林成武，王风翔，姚兴佳．变速恒频双馈风力发电机励磁控制

技术研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００６，２３（１１）：１２２—１２５．

一ＬＩＮｔｉｏｎ

Ｃｂｅｎｇｗｕ，ＷＡＮＧＦｅｎｇｘｉａｎｇ，ＹＡＯＸｉｎｇｊｉａ．Ｓｔｕｄｙ

ｏｎ

ｅｘｃｉｔａ－

ｃｏｕｔｒｏｌｏｆｖｓｃｆｄｏｕｂｌｙｆａｄｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｏｒ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄ－

ｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ。２００６，２３（１１）：１２２—１２５．

［６］

向大为．杨顺昌，冉立．电网对称故障时双馈感应发电机不脱网运行的系统仿真研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００６，２６

（１０）：１３０—１３５．

ＸＩＡＮＧＤａｗｅｉ，ＹＡＮＧＳｈｕｎｃｈａｎｇ。ＲＡＮＬｉ．Ｓｙｓｔｅｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆ

ａ

参考文献：

，

【１］关宏亮，赵海翔，迟永宁，等．电力系统对并网风电机组承受低

电压能力的要求［Ｊ］．电网技术，２００７，３１（７）：７８—８２．

ＧＵＡＮＨｏｎｇｌｉａｎｇ，ＺＨＡＯＨａｉｘｉａｎｇ，ＣＨＩＹｏｎ霉ａｉｎｇ，ｅｔ以．Ｒｅｑｕｉｒｅ－ｍｅｎｔｆｏｒＬｖＲＴ

ｅａｐｕｂｉｌｉｔｙｏｆｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｉｎ

ｐｏｗｅｒ

ｓｙｓｔｅｍ

ｄｏｕｂｌｙ

ｆａｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｒｉｄｅｔｈｒｏｕｇｈｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｓｙｍｍｅｔｒｉ

［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ．ｔｙ咖ｍ／ｅｃｈｎｏ／［０：ｇｙ，２００７，３１（７）：７８—８２．

［２］迟永宁。王伟胜，刘燕华，等．大型风电场对电力系统暂态稳定

性的影响［Ｊ］．电力系统自动化．２００６，３０（５）：１０—１４．

ＣＨＩ

ｃａｌ鲥ｄｆａｕｌｔ［Ｊ】．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００６，２６（１０）：１３０—

１３５．

［７］ＴＡＰＩＡＡ，ＴＡＰＩＡＧ，ＯＳＴＯＬＡＺＡＪＸ．Ｒｅａｃｔｉｖｅ

ｐｏｗｅｒ

ｃｏｎｔｒｏｌｏｆ

Ｙｏｎｇｎｉｎｇ，ＷＡＮＧＷｅｉｓｈｅｎｇ，ＬＩＵＹａｎｈｕａ，ｅｌ耐．Ｉｍｐａｃｔｏｆ

ｏｎ

ｗｉｎｄｆａｒｍｓｆｏｒｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙ，

２００４。２９：３７７—３９２．

ｌａｒｇｅｓｃａｌｅｗｉｎｄｆａｒｍｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ

ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｔｒａｎｓｉｅｎｔｓｔａｂｉｌｉｔｙ

［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｅｌｄｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００６，３０（５）：１０一１４．［３】ＤＡＴｒＡ

Ｒ．ＲＡＮＧＡＮＡＴＨＡＮＶＴ．Ｖａｒｉａｂｌｅ ｓｐｅｅｄｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎ

ｅｍｔｉｏｎｕｓｉｎｇｄｏｕｂｌｙｆａｄｗｏｕｎｄｒｏｔｏｒｉｎｄｕｃｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅ ａ

８０ｎ

［８】

胡家兵，孙丹，贺益康，等．电网电压骤降情况下双馈风力发电机建模与仿真［Ｊ］．电力系统自动化。２００６，３０（８）：２１—２６

ＨＵ

ｃｏｍｐｏｒｉ

Ｊｉａｂｉｎｇ，ＳＵＮＤａｎ，ＨＥＹｉｋａｎｇ，ｅｔａ１．Ｍａｄｅｆｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆ

ｗｉｔｈａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓｃｈｅｍｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＥｎｅｒｇｙＧｏｎｖｅｒ－

ｄｆｉｇｗｉｎｄＷｍａｔｉｏｎ

ｓｌｏｎ，２００２，１７（３）：４１４—４２１．

ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ脚Ｓｙｓｔｅｍｓ。２００６。３０（８）：２ｌ一２６．

Ｃｏｄｅ＾Ｈｉｇｈ

ａｎｄ

ｅｘｔｒａ

ｅｎｅｒｇｙ

ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ

ｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｇｒｉｄｖｏｌｔａｇｅｄｉｐ［Ｊ］．Ａｕ—

【４］苑国锋，柴建云，李永东．变速恒频风力发电机组励磁变频器

的研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００５。２５（８）：９０—９４．

ＹＵＡＮＧｕｏｆｏｎｇ，ＣＨＡＩＪｉａｎｙｕｎ，ＵＹｏｎｇｄｏｎｇ．Ｓｔｕｄｙ

ｏｎ

［９］

Ｅ．ｏｎＮｅｔｚ．Ｇｒｉｄ

ｈｉｇｈＶｏｌｔａｇｅ［ＥＢ／ＯＬ］．

［２００６—０４—０１］．ｗｗｗ．ｅｏｕ ｎｅｔｚ．ｃｏｍ．

ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ

（编辑：于智龙）

斗 ＋－＋－＋－＋－＋－—卜－＋－＋－ 卜—＋－＋一＋－＋—＋－—卜－—卜－＋－＋－＋－＋－＋一—卜－ 卜－＋－＋－＋一＋－＋－＋一＋一－＋一－＋－ 卜－。－●－－—卜－＋－＋一＋一＋一＋－—卜－。 ＋－－—卜－。 卜一—●一

（上接第赔页）

［１０】

邓智泉，王晓琳，李冰，等．无轴承异步电机悬浮子系统独立控制的研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００３（９）：１０７一１１１．

ＤＥＮＧ

无轴承电机建模与控制研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００７

（３）：６４—７０．

ｔｈｅ

Ｚｈｌｑｕａｎ．ＷＡＮＧＸｉａｏｌｉｎ，ＬＩＢｉｎｇ，ｅｌａ１．Ｓｔｕｄｙ

ｏｎ

ｉｎｄｅ

ＱＩＵＺｈｉｊｉａｎ。ＤＥＮＧＺｈｉｑｕａｎ，ＷＡＮＧＸｉａｏｌｉｎ，ｄａ／．Ｓｔｕｄｙ

ｍｏｄｅｌｉｎｇ

ｔｏｒ

ｏｎ

ｐｅｎｄｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌ０ｆｔｈｅｌｅｖｉｔａｔｉｏｎｓｕｂｓｙｓｔｅｍｏｆ

ｂｅａｒｉｎｇＩｅ昭ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ

ａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆ

ａ

ｐｅｒｍａｎｅｎｔ－ｍａｇｎｅｔ－ｔｙｐｅｂｅａｒｌｎｇ］ｅｓｓｍｏ

ｍｏｔｏｒｓ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００３（９）：１０７—１１１．

［１１］雷美珍．无轴承异步电机的悬浮控制系统研究［Ｄ］．浙江：浙

江大学。２００６．

［１２］张少如，吴爱国，李同华．无轴承永磁同步电机转子偏心位移

的直接控制［Ｊ】．中国电机工程学报，２００７（４）：６５—７０．

ｚＨＡＮＧ

ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｒｏｔｏｒｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙａｎｄｌｏｒｅｎｚｆｏｒｃｅ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ

ｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００７，１１（３）：１１６—１２０．

［１６］

年珩。贺益康．感应型无轴承电机磁悬浮力解析模型及其反馈控制［Ｊ］．中国电机工程学报，２００３（１１）：１３９—１４４．

ＮＩＡＮＨｅｎｇ，ＨＥ

ＹｉｋｍＳ．Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ

ｍｏｄｅｌｉｎｇ

ａｎ

ａｎｄｆｅｅｄｂａｃｋ

ｃｏｎ－

Ｓｈａｏｍ，ｗｕＡｉｇｕｏ，ＬＩＴｏｎｇｈｕａ．Ｄｉｒｅｃｔｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｒｏｔｏｒ

ｓｙｎ －

ｔｍｌｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｌｅｖｉｔａｔｉｏｎｆｏｒｃｅｆｏｒ

ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅｔｍ＿．ａｌ＇ｉｎｇ－

ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｂｅａｒｉｎｇｌｅｓｓｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔ －ｔｙｐｅｃｈｒｏｎｏｕｓ

ｌｅｓｓｍｏｔｏｒ［Ｊ］．Ｐｒｏｃ蒯／ｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００３（１１）：１３９—１４４．

［１７］

卜文绍。黄声华，万山明．无轴承二极电机麦克斯韦磁悬浮力解析模型［Ｊ】．电机与控制学报，２００６，１０（５）：４４３—４４６．

ＢＵ

ｍｏｔｏｒｓ［Ｊ］．尸ｒ∞喇如酽ｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００７（４）：６５－７０．

ＲａｂｍａｎＭ，ｅｌａ１．Ｒａｄｉａｌ

［１３］ＣＨＩＢＡ

Ａｋｉｒａ，ＫＯＪＩＫｉｒｙｕ，ＡＺＩＺＵＲ

ｆｏｒｃｅａｎｄ８ｐｅｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒｂｅａｒｉｎｇｌｅｓｓ—４２２．

ｉｍｐｍｖａｄｍａｇｎｅｔｉｃｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｉｎＷｅｎｓｈａｎ。ＨＵＡＮＧＳｈｅｎｇｈｕａ。ＷＡＮＳｈａｎｍｉｎｇ．Ｔｈｅａｎａｌｙｔｉ

ｔｗｏｐｏｌｅｂｅａｒ－

ｍｏｔｏｒ［Ｊ］．Ｉｎｄｕ，ｕｒｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００６，４２（２）：４１５

ｃａｌｍｏｄｅｌｏｆＭａｘｗｅｌｌｍａｇｎｅｔｉｃｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｆｏｒｃｅｏｆｉｎｇｌｅｓｓ

ｍｏｔｏｒ［Ｊ】．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ

Ｍａｃｈｉｎｅｓａｎｄ

Ｃｅｎｔｒｅ／，２００６，１０（５）：

［１４】蔡国洋，黄守道．无轴承异步电机气隙磁场辨识方法与应用［Ｊ］．电机与控制学报。２００７．１１（３）：１１６—１２０．

ＣＡＩＧｕｏｙａｎｇ。ＨＵＡＮＧ

４４３—４４６．

［１８］

ｍｏｔｏｒｓ［Ｊ］．Ｅｌｅｃ－

年珩．无轴承电机的设计与控制研究［Ｄ］．浙江：浙江大学。２∞５．

Ｓｈｏｕｄａｎ．ＴｈｅｓｉｒＧＡＰｆｉｅｌｄｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ

ｍｅｔｈｏｄｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｅａｒｉｎｇｌｅｓｓｉｎｄｕｃｔｉｏｎｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｍｌ

Ｃｏｎｔｒｏｌ，２００７，１１（３）：１１６—１２０．

（编辑：于智龙）

［１５］

仇志坚，邓智泉。王晓琳，等．计及偏心及洛仑兹力的永磁型

电网对称故障下基于active crowbar双馈发电机控制

电网对称故障下基于active crowbar双馈发电机控制

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：

张学广， 徐殿国， ZHANG Xue-guang， XU Dian-guo哈尔滨工业大学,电气学院,黑龙江,哈尔滨,150001电机与控制学报

ELECTRIC MACHINES AND CONTROL2009，13(1)0次

参考文献(9条)

1.关宏亮.赵海翔.迟永宁.王伟胜.戴慧珠.杨以涵 电力系统对并网风电机组承受低电压能力的要求[期刊论文]-电网技术 2007(7)

2.迟永宁.王伟胜.刘燕华.戴慧珠 大型风电场对电力系统暂态稳定性的影响[期刊论文]-电力系统自动化 2006(15)3.DATTA R.RANGANATHAN V T Variable-speed wind power generation using doubly fad wound rotorinduction machine-a comparison with alternative schemes 2002(3)

4.苑国锋.柴建云.李永东 变速恒频风力发电机组励磁变频器的研究[期刊论文]-中国电机工程学报 2005(8)5.林成武.王凤翔.姚兴佳 变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术研究[期刊论文]-中国电机工程学报 2003(11)6.向大为.杨顺昌.冉立 电网对称故障时双馈感应发电机不脱网运行的系统仿真研究[期刊论文]-中国电机工程学报 2006(10)

7.TAPIA A.TAPIA G.OSTOLAZA J X Reactive power control of wind farms for voltage control applications 2004

8.胡家兵.孙丹.贺益康.赵仁德 电网电压骤降故障下双馈风力发电机建模与控制[期刊论文]-电力系统自动化2006(8)

9.E.on Netz.Grid Code,High and extra high voltage 2006

相似文献(1条)

1.学位论文 郭家虎 变速恒频双馈风力发电系统控制技术的研究 2008

由于能源危机和环境恶化问题的日益严重，风能作为最重要的替代能源之一引起了越来越多的重视，风力发电技术在世界范围内得到了巨大的发展.随着电力电子器件制造与应用技术的进步，由交流励磁双馈风力发电机构成的大型变速恒频风力发电机组已经成为目前风电开发的主流机型，它突破了传统机电系统必须严格同步运行的传统观念，变机电系统之间的刚性连接为柔性连接，而且和转子绕组相连的交流励磁电流仅需处理双馈发电机的转差功率，使得变频器的容量变小，成为目前国际上风力发电方面的研究热点和必然的发展趋势。本文以双馈风力发电系统为研究对象，基于非线性控制理论从系统集成的角度对其构成及相关的控制技术进行了详细地研究。 首先针对目前对双馈风力发电系统的控制均是采用分离控制技术，未考虑双馈发电机，网侧变换器以及转子侧变换器之间的关联，从而无法获得高性能控制这一缺点，本文从整体出发、以系统的眼光将网侧变换器，转子侧变换器，电网以及双馈发电机内部运行机制有机地结合起来，从电力电子装置与电机系统集成的角度建立了变速恒频双馈风力发电系统的统一数学模型，并在此模型基础上详细分析了双馈发电机系统的功率特性，确定了双馈风力发电系统的有功功率和无功功率的运行边界。为了最大限度地利用风能，微风发电技术引起了越来越多的注意，而其关键技术之一就是要降低风电机组的损耗，所以本文还研究和分析了双馈风力发电系统的损耗问题，并就如何降低损耗提出了一些解决方案。 为了克服目前广泛研究和使用的双馈风力发电机基于近似线性化模型的分离控制方法动态性能较差，抗干扰能力弱的缺点，本文从一般非线性系统的相对阶的定义出发，基于双馈风力发电系统的统一模型，使用非线性控制理论将双馈发电系统进行精确线性化解耦，实现了对双馈发电机的高性能解耦控制，提出了双馈风力发电系统的逆系统内模控制策略，详细分析了在此控制策略下，系统的稳定性，抗扰性以及鲁棒性，并在MATLAB/SIMULINK平台下作了详细的仿真研究。然后根据并网型双馈发电系统的特殊工况，讨论了逆系统内模控制算法可能的简化形式。 设计并构建了一套由风力机模拟系统，双馈风力发电系统，风电机组主控制器以及虚拟仪器系统等四大部分组成的完整的160KW的变速恒频双馈风力发电系统的实验平台。并在该实验平台上进行了风场模拟，风力机模拟，最大功率跟踪，空载并网控制，双馈风力发电系统逆系统内模控制的实验研究。仿真和实验结果都验证了该控制策略的有效性及先进性。根据双馈风力发电系统的统一数学模型，采用数学和仿真分析两种方法详细地研究了双馈风力发电系统在电网对称故障和不对称故障时的动态响应特性，以及电网故障恢复时间对双馈风力发电系统的动态特性的影响。在上述研究内容的基础上，从双馈风力发电系统在电网故障穿越的基本要求出发提出了一种新的双馈风力发电系统电网故障穿越技术，这种控制技术基于考虑正序和负序分量的双馈风力发电系统的统一动态模型，控制发电机转子电流及其产生的磁场抵消定子磁场暂态直流分量与负序分量对转子侧的影响。仿真结果表明，该故障穿越技术适合于各种电网故障状态下的双馈风力发电组的不脱网运行，暂态冲击小，响应速度快，有利于提高电网电压及频率的稳定性。

本文链接：http://www.77cn.com.cn/Periodical_djykzxb200901019.aspx

下载时间：2010年1月9日

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gu3m.html