由于双馈电机特殊的机构,低电压穿越已经成为其最重要的技术之一。现在最成熟的解决方案是使用撬棒电路,并且在设计和控制撬棒中,最大转子电压是决定性因素。虽然电网故障时的动态过程已经广为知晓,但是恢复过程却并没有引起足够关注。本文对对称及不对称电网故障的恢复过程都做了详细的分析。分析显示在对称故障持续半个周期时有最大的转子电压,这远比发生在电网故障瞬间的转子电压大。仿真结果验证了理论分析的正确性。 双馈式风力发电系统是现代风能领域中广泛应用的技术,尤其在MW级风力发电系统中占据重要地位。该系统的特点在于双馈感应发电机(DFIG),它能实现可控调速并解耦对有功无功功率的控制。由于其变流器仅需处理电机功率的25%至30%,因此体积小、重量轻,同时功耗较低,相比直驱风电系统具有更低的损耗。 低电压穿越(LVRT)是双馈式风力发电系统面临的关键技术挑战,尤其是在风能占比日益增大的电力系统中。在电网发生故障时,传统的双馈系统会断开以保护转子侧变流器,但随着风能的广泛利用,风电场需要在故障期间保持并网运行。在电网对称或不对称故障时,定子磁链会出现直流分量或负序分量,导致转子回路中感应出高电压,对变流器造成威胁。 为了解决这一问题,一种常见的解决方案是采用撬棒电路,它能在故障时将双馈电机转化为普通感应电机,吸收无功功率。然而,撬棒电路的保护策略较为保守,可能在电网需要无功支持时反而提供无功。因此,选择合适的撬棒电阻至关重要,它需要在限制短路电流和防止转子回路过电压之间找到平衡。 本文重点分析了双馈式风力发电系统在电网故障恢复过程中的动态行为。在对称和不对称故障情况下,研究了电压恢复期间转子电压的最大值。理论研究表明,在对称故障持续半个周期时,转子电压达到最大。这一发现对于优化撬棒电路设计和控制策略具有重要意义,可以更好地预防转子回路过电压,从而保护变流器,确保风力发电系统的稳定运行。 通过仿真验证,理论分析的结果得到了证实,进一步证明了在电网恢复阶段,对双馈发电机动态响应的深入理解对于提升系统的可靠性和效率至关重要。总结来说,本研究深化了对双馈式风力发电系统电网故障恢复动态过程的理解,为改善系统性能和应对电网故障提供了有价值的理论基础。
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