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随着风力发电产业的不断发展,风电机组是否具备低电压穿越能力已成为影响其并网运行的关键因素。本文针对电网故障情况下双馈风力发电系统的低电压穿越展开研究,完成的主要工作和取得的成果如下: 首先建立双馈风力发电机在三相静止坐标系下的数学模型,通过坐标变换理论将所建立的数学模型转换到两相同步旋转坐标系下,通过分别控制转子电流在dq轴的分量可以实现对有功和无功的解耦控制。分别对转子侧和网侧变换器进行矢量控制,转子侧采用滞环矢量控制技术,网侧采用定子电压定向的矢量控制技术。在此基础上,基于PSCAD仿真软件搭建双馈风力发电系统的仿真模型。在电网发生三相对称短路故障时,造成电网电压大幅跌落的情况下,分析了双馈电机转子电流、定子电压、直流母线电压等多项参数的暂态特性,并进行仿真分析和验证。首先通过给定无功不同值,对有功功率进行分析,验证了其控制策略的有效性,其次,对电网电压长时间大幅度跌落的情况进行仿真,结果表明各项参考量的波形会发生畸变,说明了电压跌落危害的严重性以及实现低电压穿越的必要性。 本文采用在双馈风力发电系统转子侧外接硬件电路的方式实现低电压穿越,采用的是IGBT型主动式Crowbar保护电路,其优点是可以随时对保护电路进行切出。通过理论分析得出影响电压恢复期间的主要因素是Crowbar保护电路的电阻Rcb,因此,采用理论计算的方法得出Rcb的最佳取值范围,并通过仿真分析得出在这个取值范围内Rcb的最优电阻。最后通过仿真得出Crowbar保护电路的合理投切策略。在电网电压大幅度跌落的情况下,Crowbar保护电路投入的时间不宜过长,在转子电流得到有效的控制的情况下,应及时切出Crowbar电路。这样更有利于定子电压的恢复。