双馈风力发电系统控制技术研究.docx
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1、 双馈风力发电系统控制技术研究 摘要:近年来,伴随社会各界对可再生能源重视程度的不断加深,并以此为契机,大力发展以风力发电为代表的新能源发电技术,风电场规模不断扩大,国家对风电机组的并网运行也提出了更高的要求。双馈型风力发电系统以其独有的的优越性成为了新时期发电领域研究的热点,虽然在技术上双馈型风力发电系统是具有较大优势的,但在实际应用过程中依然存在故障问题,易造成双馈型风电机组短路。基于此,本文将首先分析双馈型风力发电系统的特点,再对双馈型风电机组短路电流的特性进行分析,旨在探讨双馈风力发电系统控制技术,以有效推动风力发电产业发展。关键词:双馈发电机;风力发电;控制技术在能源资源短缺以及环境
2、污染严峻的双重压力下,使人类认识到开发可再生新能源是实现可持续发展的必由之路。目前,人们认识到的除水电以外的可再生新能源中,风力发电技术是当前新能源发电中最具潜力、技术最成熟和最具备开发规模的发电方式之一,风力发电技术越来越得到社会各界的广泛重视。双馈型风力发电机作为风力发电系统的翘楚,具有灵活的的有功和无功功率调节能力,此文章主要针对双馈型风力发电系统控制技术进行深入研究。1.双馈型风力发电系统的特点常规的同步发电机一般采用直流励磁方式,二异步发电机无励磁绕组,其激磁一般是通过定子取自电网,普通异步风电机组的转子绕组主要通过外接电阻闭合或直接短接,一般为三相对称绕组。与同步发电机相比,没有单
3、独的励磁绕组,当机端三相短路后机端电压降低至接近于零,电机由于无外加励磁,定子电流将逐渐衰弱,稳态路电流最终将衰竭至零。伴随信息技术的不断发展,人们在不断找新途径解决电力系统稳定的方法的时候,提出了采用交流励磁发电代替常规同步发电机的设想,并且很快将该设想付诸实践,也就是后来的双馈型风力发电机。双馈型发电机是在同步发电机和异步发电机的基础上发展而来的,是一种新型的发电机,该发电机从定子侧角度看,交流励磁发电与同步发电机的直流励磁在电机气隙中形成的同步磁场的旋转方式是一致的;但是从能量流动的角度来看,交流励磁发电机与直流励磁发电机相比,其可调量有三个:(1)励磁电流幅值(2)频率(3)相位。因此
4、,通过调节励磁电流,不仅可以调节发电机输出的无功功率,还可以调节发电机输出的有功功率。这些特点对双馈型风力发电机的运行带来较大的优越性。既可以借助励磁电流的频率实现在较宽范围内的恒频发电,以满足用点负载和并网要求,又可以通过调节励磁电流的有功分量和无功分量,实现对发电机的有功功率和无功功率的独立调节。2.双馈式风电机短路电流特性分析双馈式风电机利用投入转子Crowbar旁路电阻实现低电压穿越。当投入Crowbar电路后,DFIG风机相当于一个鼠笼式电机,其故障电流具有鼠笼式异步发电机故障电流的特征。其主要有两方面差异:(1)Crowbar电路是在故障数毫秒之后才投入的,而在此之前转子电流是受变
5、流器的矢量解耦控制规律影响;(2)在DFIG风电机正常工作的转速变化范围更大,并不局限于在同步速附近。在PSCAD/EMTDC平台搭建简单的双馈式风机接入等值系统仿真模型,研究双馈式风机的故障特征。故障发生时刻为0s,故障前风机运行工况为转速0.7p.u.,故障类型为三相短路,故障持续时间200ms,另外,故障期间系统侧电压、电流均保持工频。双馈机组在故障期间风场侧电压频率不再保持一致,其中电流频率取决于风机运行转速。3.双馈风力发电系统控制技术实施策略建立风力发电模拟系统是相对于真实风力发电系统提出的概念,通过模拟系统的建立,可以对某些风力较为贫乏的地区,进行相对科学的风力评估,用于满足科学
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