風力發電低電壓穿越技術

　　如減小同步機電磁轉矩設定值, 這樣會引起發電機的轉速上升, 從而達到允許轉速的暫時上升來儲存風機部分輸入能量, 這有效地減小了發電機的輸出功率。如果故障不嚴重, 可以不采取變槳控制;一旦電機轉速上升過多或不便用上升轉速來儲存能量可以直接采取變槳控制。變槳可從根本上減小風機的輸入功率, 有利于電壓跌落時的功率平衡。這種策略結合增加器件容量的方法可進一步提高穿越裕度。
　　對于更長時間的深度故障, 可以考慮采用額外電路單元儲存或消耗多余能量。文獻[7, 11 ] 給出兩種外接電路單元實現LVRT 的方案, 如圖3 所示。圖3 (a) 為在DC2link 上接一個儲能系統, 當檢測直流電壓過高則觸發儲能系統的IGBT , 轉移多余的直流儲能, 故障恢復后將所儲存的能量饋入電網。圖3 (b) 采用Buck 變換器, 直接用電阻消耗多余的DC2link 能量。

圖3　兩種用于PMSG 的LVRT 方案 Fig. 3　Two LVRT implemen ta tion s in PMSG

　　3. 3　DFIG 的LVRT 實現
　　與前兩種機型相比,DF IG 在電壓跌落期間面臨的威脅最大。電壓跌落出現的暫態轉子過電流、過電壓會損壞電力電子器件, 而電磁轉矩的衰減也會導致轉速的上升。 
　　由于DC2link 會出現過、欠電壓, 因此可以考慮與PM SG 一樣在DC2link 上接儲能系統, 以保持DC2link 電壓穩定[ 7 ]。這種基于能量管理的控制方案主要是從維持ACöD CöA C 變流器直流母線電壓的角度考慮問題, 沒有直接涉及到雙饋電機本身的LVRT 特性。
　　文獻[18 ] 考慮定子磁化電流的動態過程, 建立精確模型及相應的控制策略來減小暫態過電流。通過在轉子電壓方程中加入補償項實時修正模型中的動態量以達到補償效果, 提高電壓波動時的動態響應。而文獻[19 ] 針對不對稱故障引起的二次諧波設計了含有重復控制器的鎖相環以濾除負序分量, 提高了LVRT 能力。文獻[20 ] 指出故障過電流引起控制失敗原因在于常規線性控制策略的局限性, 由此設計了一個非線性控制方案, 提高了LVRT 能力。
　　除此以外, 下面重點介紹幾種典型的LVRT實現方案。
　　3. 3. 1　基于雙饋電機定子電壓動態補償的控制策略
　　電網電壓跌落時, 定子磁鏈中出現的直流分量和負序分量會在轉子電路中感生出較大的電勢, 頻率分別為Xr 和Xs + Xr (Xs 為同步角速度, Xr 為轉子角速度)。由于轉子電路的漏感和電阻值較小, 較大的電勢必然在轉子電路中產生較大的電流。
　　為削弱定子磁鏈的變化對轉子電路的影響, 可采用對磁鏈進行動態補償控制的方案, 即通過控制發電機的漏磁鏈以抵消定子磁鏈中的暫態直流、負序分量對轉子側的影響[ 6, 21, 31 ]。定轉子間磁鏈的關系如式(1) 所示: