雙饋感應發(fā)電機升壓固態(tài)變壓器控制策略研究.pdf

1、隨著風電場的大規(guī)模接入,風力發(fā)電對電網影響也會不斷增大,現(xiàn)行的風電場接入電網的方式存在許多不足。作為主流機型的雙饋感應發(fā)電機,在應對不平衡電網條件下的運行以及實現(xiàn)低電壓穿越方面存在較大缺陷。為解決這個問題,人們尋求更好的風電場接入電網方式。柔性高壓直流輸電有著便于連接弱交流系統(tǒng)的優(yōu)點,以其為基礎的風電場并網方式得到了深入研究。但當直流鏈電壓一定時,兩側交流電壓的幅值將受到限制。而固態(tài)變壓器不僅有隔離故障作用,還有升壓的功能。因此,研究風

2、電場采用固態(tài)變壓器的并網方式具有重要意義。
　　首先在分析固態(tài)變壓器拓撲結構及運行原理基礎上,建立了網側換流器、雙向有源橋、風場側換流器的等效數(shù)學模型,對電網電壓正常時如何實現(xiàn)電壓調節(jié),有功無功解耦等控制策略展開了研究,為進一步研究電網電壓不平衡時以及電網出現(xiàn)三相對稱短路故障下,固態(tài)變壓器的改進控制策略奠定了基礎。
　　針對電網電壓不平衡,分析了采用傳統(tǒng)變壓器將風電場接入電網時,雙饋感應發(fā)電機定子出現(xiàn)負序電流分量的原因。為抑

3、制該分量,提出了采用固態(tài)變壓器接入電網,但固態(tài)變壓器便與電網直接相連,網側換流器將受電網電壓負序分量的影響。為抑制有功及直流母線電壓的二倍頻波動,建立了網側換流器在負序同步旋轉軸系下的數(shù)學模型,提出了考慮網側換流器接入電抗器和變壓器等值阻抗影響的不平衡控制策略,推導了正、負序dq同步旋轉軸系下相應網側換流器正負序電流的給定值。
　　針對電網發(fā)生三相對稱短路故障,分析了采用傳統(tǒng)變壓器將風電場接入電網時,雙饋感應發(fā)電機定子繞組產生暫態(tài)

4、直流分量和轉子繞組出現(xiàn)過電流的原因。為抑制電網故障過程中因電網電壓突變而導致雙饋感應發(fā)電機的電壓、電流以及轉矩產生的沖擊,提出了通過控制風場側換流器來改變風場側電壓變化的斜率。同時,分析了風場側換流器交流電壓下降斜率與能量傳遞、固態(tài)變壓器直流鏈等效電容容值的關系,也分析了電網故障過程中,風場側電壓與電網電壓跌落的關系,以確定風場側換流器交流電壓變化的大小及其斜率的大小,這樣可以確保風電場輸出的功率在緩沖時間內降低到故障后的平衡功率,而使