双馈风力发电机的低电压穿越控制策略及其在不同电机种类及用途中的应用与仿真

导语:随着风力发电机组在电网中的比例不断增长,当发生短路故障时,要求机组能够在低电压环境中稳定运行。为了实现这一目标,本文首先建立了双馈异步发电机(DFIG)的数学模型,然后采用定子磁链定向控制(SFO)策略,并通过Matlab/Simulink软件进行了仿真验证。结果表明,SFO策略有助于DFIG在低电压条件下有效地穿越故障。

引言:一般来说,由于DFIG风力发电机组的容量相对较小,当发生故障时,通常会采取直接切除的措施以保护电网。但随着DFIG装机容量的增加,这种做法可能导致大面积停電等问题,对于提高系统稳定性和恢复速度具有重要意义。在此背景下,各国专家提出了多种技术方法来实现DFIG在低电压下的穿越能力,其中包括改进变频器控制和加装硬件保护等两种主要策略。本文重点探讨了基于SFO策略的解决方案,其适用于小幅度跌落情况。

DFIG数学模型

图1展示了双馈感应风力发动机系统结构,该系统由风轮、变速齿轮箱、双馈式发电机、双PWM变频器、直流侧电容及变压器构成。在这个系统中,转子侧通过双PWM变频器与直流母线连接,使得可以实现在转子侧上实现励磁及转差功率的双向流动。此外,与网络同步并保持直流母线稳定的同时,还能间接对定子侧有功和无功功率进行控制。

然而,由于这种设计使得DFIG对外部干扰特别敏感,而且由于其较小的变频器容量,它对于抗衡突发事件如短路过载测试时表现不佳。因此,在实际应用中需要考虑如何增强其抗干扰能力,即通过采用合适的控制策略,如SFO,以确保其能够安全有效地运行,即便是在低外部输入或高输出负荷的情况下也能保持良好的性能。

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