雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的兩種低電壓穿越方案對(duì)比分析

歐陽惠，李培強(qiáng)，李欣然，朱琳，戶龍輝

(湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，湖南長沙410082)

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的兩種低電壓穿越方案對(duì)比分析

歐陽惠，李培強(qiáng)，李欣然，朱琳，戶龍輝

(湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，湖南長沙410082)

隨著風(fēng)力發(fā)電量的急劇增加，新的電網(wǎng)運(yùn)行準(zhǔn)則對(duì)并網(wǎng)機(jī)組低電壓穿越能力提出了更高要求。本文通過DFIG的數(shù)學(xué)模型，分析了Crowbar電阻的合理取值范圍，提出了在故障切除前退出Crowbar電路的低電壓控制策略。最后在Matlab/Simulink中建立并網(wǎng)仿真模型，通過仿真探討了網(wǎng)側(cè)變流器最大限值電流對(duì)低電壓主要性能指標(biāo)直流母線電壓的影響，得出合理的限流值能改善系統(tǒng)自身LVRT能力的結(jié)論;在此基礎(chǔ)上，對(duì)比轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路、Crowbar電路與直流側(cè)卸荷電路相結(jié)合兩種低電壓實(shí)現(xiàn)方案，仿真結(jié)果表明后者通過提高Crowbar阻值能夠吸收多余的能量，在抑制定轉(zhuǎn)子側(cè)的暫態(tài)浪涌電流和穩(wěn)定直流母線電壓方面較前者更有效。

風(fēng)力發(fā)電;低電壓穿越;Crowbar電路;卸荷電路;直流母線電壓

1 引言

隨著風(fēng)力發(fā)電容量占電網(wǎng)總?cè)萘康谋壤鹉晟仙l(fā)電機(jī)與局部電網(wǎng)之間的相互影響也越來越大，因此必須將風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)作為一個(gè)整體來實(shí)行運(yùn)行控制。對(duì)于常規(guī)的風(fēng)電系統(tǒng)，當(dāng)電壓跌落嚴(yán)重時(shí)，風(fēng)電機(jī)組便會(huì)自動(dòng)脫網(wǎng)，這在風(fēng)電比例不高的電網(wǎng)中是可以接受的;對(duì)于風(fēng)電比例較高的電力系統(tǒng)，風(fēng)電機(jī)組的解列可能會(huì)造成電網(wǎng)電壓和頻率的崩潰，給工業(yè)生產(chǎn)帶來巨大損失，從而限制風(fēng)力發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用。因此，電網(wǎng)公司及電力運(yùn)營商紛紛提出了風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的并網(wǎng)準(zhǔn)則，并且從維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的角度出發(fā)，要求風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)能夠保持不脫網(wǎng)運(yùn)行，即要求風(fēng)電機(jī)組具備低電壓穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)能力，許多國家對(duì)此提出了量化標(biāo)準(zhǔn)，其中最具代表性的是德國電網(wǎng)運(yùn)行商制定的穿越準(zhǔn)則:要求電網(wǎng)電壓跌落到15%時(shí)持續(xù)0.625s。

雙饋風(fēng)機(jī)的定子側(cè)直接與電網(wǎng)相連，對(duì)電網(wǎng)電壓的擾動(dòng)十分敏感，電網(wǎng)故障導(dǎo)致定子側(cè)出現(xiàn)直流成分，當(dāng)不對(duì)稱電網(wǎng)電壓跌落時(shí)還會(huì)出現(xiàn)負(fù)序分量。此時(shí)雙饋發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速通常較高，相對(duì)于定子磁鏈的直流分量與負(fù)序分量而言，轉(zhuǎn)差率均較大，因而導(dǎo)致了轉(zhuǎn)子回路的過電壓或過電流，由于DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的電力電子過壓、過流能力有限，較高的暫態(tài)轉(zhuǎn)子電流和直流側(cè)電壓會(huì)對(duì)脆弱的電力電子器件構(gòu)成威脅。因此，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器最大電流和網(wǎng)側(cè)直流母線最大電壓是制約低電壓穿越能力的兩個(gè)主要因素。

針對(duì)以上低電壓穿越問題，最常用的方法是在轉(zhuǎn)子側(cè)加入Crowbar電路，即所謂的撬棒保護(hù)電路，文獻(xiàn)［1，2］針對(duì)傳統(tǒng)的被動(dòng)式Crowbar的不足，采用主動(dòng)式Crowbar電路控制方法實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低電壓穿越。文獻(xiàn)［3-7］分析Crowbar阻值與最大短路電流及其出現(xiàn)時(shí)間之間的關(guān)系和Crowbar阻值與投切時(shí)間對(duì)DFIG的LVRT效果的影響。文獻(xiàn)［8-12］通過裝有Crowbar電路裝置的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了其低電壓穿越能力。

以上文獻(xiàn)都得出了很多有價(jià)值的結(jié)論，但對(duì)系統(tǒng)自身低電壓穿越能力的影響因素以及在此基礎(chǔ)上改善抵御故障的能力卻很少提及。本文以Matlab/ Simulink建立的仿真算例為基礎(chǔ)，探討了網(wǎng)側(cè)變流器最大限制電流對(duì)直流母線電壓的影響，并對(duì)轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路、轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路與直流側(cè)卸荷電路相結(jié)合兩種低電壓實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行對(duì)比仿真分析，結(jié)果證明后者在抑制定、轉(zhuǎn)子電流和直流母線上的電壓尖峰方面較前者效果更好。

2 DFIG的數(shù)學(xué)模型

雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與繞線式轉(zhuǎn)子異步電機(jī)相似。圖1給出了Crowbar激活時(shí)轉(zhuǎn)子側(cè)等效電路。

圖1 Crowbar激活時(shí)DFIG等效電路Fig.1 DFIG equivalent circuitwhen crowbar is activated

由圖1可得到定、轉(zhuǎn)子電壓方程:

定、轉(zhuǎn)子磁鏈方程:

式中，Rs，Rr分別為定、轉(zhuǎn)子電阻;us，ur和is，ir分別為定、轉(zhuǎn)子電壓和定、轉(zhuǎn)子電流;ψs，ψr分別為定、轉(zhuǎn)子磁鏈;ωs，ωr，ω分別為同步角速度、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度、轉(zhuǎn)差角速度;Lls，Llr分別為定、轉(zhuǎn)子漏感;Lm為互感;Ls=Lls+Lm，Lr=Llr+Lm。由式(1)和式(2)可推導(dǎo)出定、轉(zhuǎn)子電流的表達(dá)式為:

一般來說，漏電感的值比勵(lì)磁電感要小得多，可以忽略不計(jì)。認(rèn)為定、轉(zhuǎn)子電感值相等，從式(3)知定子電流和轉(zhuǎn)子電流矢量大小相等，方向相反。假設(shè)定、轉(zhuǎn)子的阻值比旁路電阻Rcrow小得多，忽略定、轉(zhuǎn)子電阻，定、轉(zhuǎn)子的等效全阻抗為:

式中，Ll為定、轉(zhuǎn)子漏感總和，即Ll=Lls+Llr。由此計(jì)算出定、轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)如下:

綜上可以推出定、轉(zhuǎn)子電流的表達(dá)式為:

式中，A為跌落后的電壓占正常電壓的比值;Us為定子電壓;θ為定子電流初始空間矢量相位角。

3 DFIG低電壓控制策略

當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落時(shí)，DFIG定、轉(zhuǎn)子出現(xiàn)過電流，變流器直流側(cè)母線出現(xiàn)過電壓。從故障發(fā)生到定、轉(zhuǎn)子出現(xiàn)過電流，直流側(cè)母線出現(xiàn)過電壓的時(shí)間很短，可以認(rèn)為故障后立即投入轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路，并封鎖轉(zhuǎn)子側(cè)變流器觸發(fā)脈沖。Crowbar切換會(huì)不可避免地產(chǎn)生暫態(tài)響應(yīng)，尤其是在電壓恢復(fù)過程中，電網(wǎng)電壓從故障狀態(tài)恢復(fù)到正常會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)暫態(tài)過程，若此時(shí)Crowbar退出還將加劇該暫態(tài)過渡過程。因此切除時(shí)間的選取十分關(guān)鍵，在實(shí)際應(yīng)用中電流過零點(diǎn)前撬棒電路不會(huì)切除，準(zhǔn)確的切除時(shí)間不可預(yù)測(cè)，故障各分量的暫態(tài)衰減時(shí)間一般為60～120ms［13］。仿真時(shí)間設(shè)為1s故障開始，400ms后也就是1.4s時(shí)刻切除Crowbar，此時(shí)故障各分量基本衰減完畢，同時(shí)恢復(fù)轉(zhuǎn)子變流器工作。轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路的投入以故障開始至1.4s這段時(shí)間作為判斷條件，投切控制圖如圖2所示。

圖2 Crowbar電路的投切控制圖Fig.2 Crowbar circuit switching scheme

直流側(cè)卸荷電路采用滯環(huán)控制，以直流電壓作為判斷條件，當(dāng)直流側(cè)電壓上升到1.1pu時(shí)，投入卸荷電路;當(dāng)直流側(cè)電壓降到1.05pu時(shí)，切除卸荷電路。卸荷電路的控制原理圖如圖3所示。

4 Crowbar阻值的選取

Crowbar電阻Rcrow主要有兩個(gè)功能:一是抑制DFIG系統(tǒng)在電網(wǎng)故障情況下轉(zhuǎn)子出現(xiàn)的暫態(tài)浪涌電流;二是防止直流母線電壓的上升。但是Rcrow過小不能有效抑制轉(zhuǎn)子暫態(tài)故障電流，Rcrow過大會(huì)通過反向二極管對(duì)直流電容充電，造成母線電壓過高［14-17］。因此，應(yīng)該從這兩方面著手，選擇恰當(dāng)?shù)淖柚狄詫?shí)現(xiàn)Crowbar電路的預(yù)期保護(hù)功能。

圖3 直流側(cè)卸荷電路的投切控制圖Fig.3 DC damp circuit switching scheme

為保證抑制短路電流的有效性，要求轉(zhuǎn)子暫態(tài)電流的最大幅值必須小于所設(shè)定的電流安全閾值，即:

從而可求出Rcrow的最小值:

同理，為防止直流母線過電壓，要求Rcrow上的電壓必須小于直流母線可以承受的電壓值，即:

因此，Rcrow的最大值為

由式(8)和式(10)可算出Rcrow的合理取值范圍。一般情況下，在此范圍內(nèi)，Rcrow越大，抑制轉(zhuǎn)子過電流的效果越好。

5 DFIG低電壓穿越仿真分析

為驗(yàn)證上述提出的低電壓控制策略的有效性［18］，在Matlab/Simulink中建立如圖4所示風(fēng)機(jī)并網(wǎng)仿真結(jié)構(gòu)圖。風(fēng)電場總裝機(jī)容量為9MW，包含6臺(tái)1.5MW并聯(lián)的雙饋風(fēng)電機(jī)組，通過690V/10kV升壓變壓器，輸電線路連接到無窮大電網(wǎng)。按照德國E.ON標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低電壓運(yùn)行能力的要求，三相持續(xù)0.625s的85%電壓跌落故障是考察機(jī)組故障穿越能力方面的最壞工況。因此本文在并網(wǎng)點(diǎn)高壓側(cè)10kV母線上設(shè)置一個(gè)0.625s的 85%電壓跌落，采用升/降壓變壓器組合形式來模擬三相對(duì)稱電壓跌落。仿真步驟簡要如下:仿真系統(tǒng)從t=0開始運(yùn)行，輸入風(fēng)速15m/s，t=1s時(shí)雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)處母線發(fā)生85%的電壓跌落，t=1.625s恢復(fù)正常，仿真時(shí)間持續(xù)2s。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)仿真參數(shù)見表1。

圖4 風(fēng)電場并網(wǎng)仿真結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Wind farm simulation structure diagram

表1 雙饋風(fēng)機(jī)系統(tǒng)參數(shù)Tab.1 System parameters of doubly-fed wind machine

5.1 網(wǎng)側(cè)變流器限值電流對(duì)直流母線電壓的影響

電壓跌落嚴(yán)重時(shí)，為了維持輸出功率，電流值突增，可能會(huì)超過變流器的耐流值，造成變流器功率器件的損壞。因此，對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器采取限流措施是非常有必要的。

網(wǎng)側(cè)變流器采用直流側(cè)電壓外環(huán)、交流側(cè)電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)串級(jí)結(jié)構(gòu)控制器，主要功能之一就是穩(wěn)定直流母線電壓。電壓外環(huán)控制輸出直流電壓，電壓控制器的輸出作為電流內(nèi)環(huán)的給定，當(dāng)電流內(nèi)環(huán)的q軸電流一定時(shí)，通過改變網(wǎng)側(cè)變流器限值電流Imax_grid_conv，也就是電流內(nèi)環(huán)的d軸電流，就可在限流范圍內(nèi)調(diào)整故障時(shí)的直流側(cè)電壓。當(dāng)電流達(dá)到限值后，網(wǎng)側(cè)變流器失去對(duì)直流側(cè)電壓的控制作用。因此有必要考察網(wǎng)側(cè)變流器限值電流Imax_grid_conv對(duì)直流母線電壓的影響，分別取Imax_grid_conv為0.8pu、0.5pu、0.2pu，得到的仿真波形如圖5所示。

從圖5中可看出，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器為維持輸出功率恒定，輸出電流將會(huì)增加;Imax_grid_conv越大，網(wǎng)側(cè)控制作用越強(qiáng)，直流母線電壓振蕩幅值越小。反之，Imax_grid_conv越小，控制作用越弱，直流母線電壓振蕩幅值則越大。可見，DFIG網(wǎng)側(cè)變流器本身具有一定的抵御故障能力，如果電流限值選擇恰當(dāng)?shù)脑挘€可以盡可能地縮減直流側(cè)電壓的峰值，減少外加保護(hù)電路的必要。結(jié)合圖5，本文選取Imax_grid_conv=0.8pu。

圖5 網(wǎng)側(cè)變流器不同電流限值時(shí)的直流側(cè)電壓Fig.5 DC side voltage with different current value limits in grid side converter

5.2 對(duì)比仿真

為了抑制電網(wǎng)電壓跌落期間DFIG定、轉(zhuǎn)子電流、變流器直流側(cè)電壓產(chǎn)生的振蕩，仿真在兩種情況下進(jìn)行。情況1:在轉(zhuǎn)子側(cè)加入Crowbar電路，Rcrow=0.2Ω。情況2:轉(zhuǎn)子側(cè)加入Crowbar電路且直流側(cè)投入卸荷電路，Rcrow=2.88Ω，卸荷電阻Rdc= 0.1Ω。情況1中DFIG各分量的響應(yīng)曲線如圖6所示。

圖6 電壓跌落85%時(shí)加入Crowbar電路的DFIG動(dòng)態(tài)響應(yīng)Fig.6 Dynamic response of DFIG of 85%voltage sag with crowbar circuit

Crowbar電阻投入后，DFIG以并網(wǎng)鼠籠式異步電機(jī)運(yùn)行，需要從電網(wǎng)中吸收大量的無功功率，因此無功功率的尖峰大幅度減少，直至Crowbar切除，DFIG吸收無功功率約為0.2MVar，直流側(cè)電壓被很好地控制在限值1.1pu內(nèi)，轉(zhuǎn)子電流逐漸衰減。在t =1.4s時(shí)刻切除Crowbar電路且轉(zhuǎn)子變換器恢復(fù)工作，與此同時(shí)DFIG向電網(wǎng)電壓提供近2MVar的無功，協(xié)助電網(wǎng)電壓的恢復(fù)，故障撤除后定子電壓得到迅速恢復(fù)。雖然在電壓跌落和恢復(fù)兩個(gè)階段直流母線電壓得到了很好的平滑，但是轉(zhuǎn)子短路電流的抑制效果并不明顯，這是因?yàn)镽crow阻值不夠大，限制了Crowbar電路的保護(hù)功能，而且阻值過小也不利于電網(wǎng)電壓恢復(fù)。針對(duì)這一問題，在直流側(cè)加入了卸荷電路，因?yàn)镽crow阻值增大引發(fā)直流母線過電壓，造成能量過剩，卸荷電路為這部分多余的能量提供了一條釋放通道，圖7為加入Crowbar和卸荷電路后DFIG各分量的響應(yīng)情況。

對(duì)比圖6、圖7可以清晰地看出，圖7中定、轉(zhuǎn)子電流峰值被控制在1.8pu內(nèi)，較情況1明顯減少，不能進(jìn)一步減少是因?yàn)殡妷旱涓鼑?yán)重時(shí)Crowbar電路的保護(hù)效果會(huì)變差;直流母線電壓也很好地控制在閾值之內(nèi)，表明同時(shí)使用Crowbar電路和卸荷電路的控制策略能更有效地抑制振蕩，很好地實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。

6 結(jié)論

本文通過仿真，討論了網(wǎng)側(cè)變流器最大限值電流對(duì)直流母線電壓的影響，結(jié)果表明適當(dāng)?shù)靥岣呔W(wǎng)側(cè)最大限值電流能夠提高DFIG自身的低電壓穿越能力;通過仿真，對(duì)比分析了在轉(zhuǎn)子側(cè)加Crowbar電路、同時(shí)使用Crowbar電路和直流側(cè)卸荷電路這兩種低電壓穿越方案，仿真結(jié)果表明后者可以卸載多余的能量并能保護(hù)變流器。因此，同時(shí)在直流側(cè)加入卸荷電路與單獨(dú)使用Crowbar電路相比抑制定子暫態(tài)電流、穩(wěn)定直流側(cè)母線電壓的效果更好，即低電壓穿越能力更強(qiáng)。

圖7 電壓跌落85%時(shí)加入Crowbar電路和卸荷電路的DFIG動(dòng)態(tài)響應(yīng)Fig.7 Dynamic response of DFIG of 85%voltage sag with crowbar and dc damp circuit

［1］蘇平，張靠社(Su Ping，Zhang Kaoshe).基于主動(dòng)式IGBT型Crowbar的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)LVRT仿真研究(Simulation research for LVRT of DFIG with active IGBTCrowbar)［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制(Power System Protection and Control)，2010，38(23):164-171.

［2］朱穎，李建林，趙斌(Zhu Ying，Li Jianlin，Zhao Bin).雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越策略仿真(The simulation of double-fed power generation system low voltage ride through strategy)［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備(Electric Power Automation Equipment)，2010，30 (6):20-24.

［3］朱曉東，石磊，陳寧，等(Zhu Xiaodong，Shi Lei，Chen Ning，et al.).考慮Crowbar阻值和退出時(shí)間的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越(An analysis on low voltage ride through of wind turbine driven doubly fed induction generator with different resistances and quitting time of Crowbar)［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化(Automation of Electric Power Systems)，2010，34(18):84-89.

［4］Victor FMendes，Clodualdo V de Sousa，Selênio R Silva.Behavior of doubly-fed induction generator during symmetrical voltage dips-experimental results［J］.IEEE Transactions on Power Electrocnics，2011，26(4): 2345-2350.

［5］馬文龍(Ma Wenlong).Crowbar保護(hù)在雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電網(wǎng)故障穿越中的應(yīng)用(The application of Crowbar protection in the grid fault ride through of the doubly fed induction wind power system)［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備(Electric Power Automation Equipment)，2011，31(7):127-130.

［6］Jesús López，Eugenio Gubía，Eneko Olea，et al.Ride through ofwind turbineswith doubly fed induction generator under symmetrical voltage dips［J］.IEEE Transactions on Power Electrocnics，2009，56(10):4246-4254.

［7］粱亮，李建林，許洪華(Liang Liang，Li Jianlin，Xu Honghua).雙饋感應(yīng)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓運(yùn)行特性研究(Research on low voltage ride through of double-fed inductive generator wind power system)［J］.電力電子技術(shù)(Power Electronics)，2008，42(3):19-21.

［8］凌禹，程孟曾，蔡旭，等(Ling Yu，Cheng Mengzeng，Cai Xu，et al.).雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)(The design of experimental platform for low voltage ride through of wind turbine with doubly fed induction generator)［J］.電力電子技術(shù)(Power Electronics)，2011，45(8):37-38.

［9］徐殿國，王偉，陳寧(Xu Dianguo，Wang Wei，Chen Ning).基于撬棒保護(hù)的雙饋電機(jī)風(fēng)電場低電壓穿越動(dòng)態(tài)特性分析(The dynamic characteristics analysis of low voltage through based on the doubly-fed wind power farm with crowbar protection)［J］.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)(Proceedings of the CSEE)，2010，30(22):29-36.

［10］杜強(qiáng)，張惠娟，張同慶(Du Qiang，Zhang Huijuan，Zhang Tongqing).雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組撬棒電路保護(hù)技術(shù)的研究(Crowbar circuit protection technology of double fed induction generators)［J］.電力電子技術(shù)(Power Electronics)，2011，45(8):48-50，92.

［11］胡書舉，趙棟利，趙斌，等(Hu Shuju，Zhao Dongli，Zhao Bin，et al.).雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越特性的實(shí)驗(yàn)研究(Experimental research on LVRT capability of DFIG wind turbine)［J］.高電壓技術(shù)(High Voltage Engineering)，2010，36(3):789-795.

［12］K EOkedu，SM Muyeen，Rion Takahashi，etal.Participation of facts in stabilizing DFIG with Crowbar during grid fault based on grid codes［A］.IEEE GCC Conference and Exhibition［C］.2011.365-368.

［13］IErlich，HWrede，C Feltes.Dynamic behavior of DFIG－based wind turbines during grid faults［A］.Power Conversion Conference［C］.Nagoya，Japan，2007.1195-1200.

［14］李建林，許洪華(Li Jianlin，Xu Honghua).風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓運(yùn)行技術(shù)(The low-voltage operation technology of the wind power generation system)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社(Beijing:China Machine Press)，2008.176-180.

［15］張學(xué)廣，徐殿國(Zhang Xueguang，Xu Dianguo).電網(wǎng)對(duì)稱故障下基于active crowbar雙饋發(fā)電機(jī)控制(Research on control of DFIG with active crowbar under symmetry voltage fault condition)［J］.電機(jī)與控制學(xué)報(bào)(Electric Machines and Control)，2009，13(l): 99-103.

［16］王偉，孫明冬，朱曉東(Wang Wei，Sun Mingdong，Zhu Xiaodong).雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越技術(shù)分析(Technical analysis on doubly-fed wind power generator low voltage ride through)［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化(Automation of Electric Power Systems)，2007，31 (23):84-89.

［17］蔣雪冬，趙舫(Jiang Xuedong，Zhao Fang).應(yīng)對(duì)電網(wǎng)電壓驟降的雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)Crowbar控制策略(Crowbar control strategy for doubly fed induction generator ofwind farm during power grid voltage dips)［J］.電網(wǎng)技術(shù)(Power System Technology)，2008，32(12): 84-89.

［18］李建林，梁亮，許洪華(Li Jianlin，Liang Liang，Xu Honghua).雙饋感應(yīng)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓運(yùn)行特性研究(Research on low voltage ride through characteristics of doubly-fed induction generator based on wind power system)［J］.電網(wǎng)與清潔能源(Power System and Clean Energy)，2008，24(l):39-43.

Two kinds of low voltage ride-through schemes com parison analysis of double fed w ind generator

OUYANG Hui，LIPei-qiang，LIXin-ran，ZHU Lin，HU Long-hui
(College of Electrical and Information Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China)

With the dramatic increase of the proportion ofwind power in the power system，the standard for the low voltage ride through capability of the wind generators combined to the grid ismore and more strict.In this paper，through themathematicalmodel of DFIG，the reasonable value range of the resistance of Crowbar is analyzed，and moreover，the low voltage control strategy for cutting off the Crowbar circuit before the clearing of fault is proposed.Finally the grid-model is built up in Matlab/Simulink，and the impact of themaximum limiting current value of the grid-converter on the DC bus voltage，which counts as one of themain low voltage performance indicators，is discussed.Based on the above discussion，two low-voltage schemes are compared:one is the rotor side Crowbar circuit，and the other iswith additional DC side unloading circuit，and the simulation results show that by increasing the Crowbar resistance value，the latter can absorb the excess energy，whichmakes itmore effective than the former to suppress the transient inrush current in the stator and rotor windings aswell as to stabilize the DC bus voltage.

wind power generation;low voltage ride through;Crowbar circuit;damp circuit;bus voltage

TM743

A

1003-3076(2014)08-0043-06

2012-11-08

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51277055)

歐陽惠(1987-)，女，湖南籍，碩士研究生，研究方向?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電低電壓穿越技術(shù);李培強(qiáng)(1975-)，男，山西籍，副教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定性分析與控制。