風(fēng)力發(fā)電機(jī)接入配電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定分析

于向東

摘 要：介紹了基本概念的暫態(tài)穩(wěn)定的配電網(wǎng)絡(luò)和配電網(wǎng)綜合教程（PSASP）的基本內(nèi)容，并結(jié)合具體的實(shí)例，采用PSASP潮流計(jì)算的應(yīng)用。線路故障臨界清除時(shí)間用來(lái)描述配電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的量化指標(biāo)，以動(dòng)態(tài)系統(tǒng)wscc3機(jī)9節(jié)點(diǎn)直接驅(qū)動(dòng)單元的時(shí)域仿真法和基于網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商在實(shí)例系統(tǒng)的暫態(tài)電壓特性的仿真分析，研究結(jié)果表明，使用直接驅(qū)動(dòng)的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組故障的關(guān)鍵清除時(shí)間比原來(lái)的系統(tǒng)線路故障臨界清除時(shí)間較長(zhǎng)，因此，基于直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)接入系統(tǒng)可以提高原系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：暫態(tài)電壓穩(wěn)定 直驅(qū)永磁風(fēng)機(jī) 線路故障臨界切除時(shí)間

中圖分類(lèi)號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（b）-0062-01

安全、穩(wěn)定和節(jié)約用電的配電網(wǎng)絡(luò)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，一旦發(fā)生事故傷害電網(wǎng)的穩(wěn)定性，將給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定作為配電網(wǎng)的穩(wěn)定性的一個(gè)重要方面，它本身是一個(gè)動(dòng)態(tài)的問(wèn)題，由許多元素和控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。近年來(lái)，由于其簡(jiǎn)單的空調(diào)，熱泵系統(tǒng)的慣性，冰箱壓縮機(jī)塊低的時(shí)刻，以及與新的辦公用品和其他類(lèi)型的負(fù)載比電子控制電源近似恒功率特性的增加，系統(tǒng)更容易發(fā)生暫態(tài)電壓失穩(wěn)，對(duì)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性研究受到越來(lái)越多的關(guān)注。

該文分析了在瞬態(tài)操作的直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略，保證直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)操作能力，并對(duì)并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)接入基于3機(jī)9節(jié)點(diǎn)算例系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬的方法，對(duì)比研究直接驅(qū)動(dòng)單元的實(shí)例系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性，結(jié)果顯示直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)接入的電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性都優(yōu)于原有網(wǎng)絡(luò)。

1 永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)的電壓特性分析

當(dāng)電網(wǎng)側(cè)變流器采用直流電壓的非恒功率因數(shù)控制模式，故障后的電網(wǎng)中的電壓跌落由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制，而不是在電網(wǎng)電壓提供調(diào)整和控制，暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的無(wú)功支持參與制度，因此，為發(fā)揮直接驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)的控制能力，使風(fēng)機(jī)能夠充分參與系統(tǒng)暫態(tài)電壓控制而不間斷提供電力，在直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的暫態(tài)電壓控制模型的電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器和直接驅(qū)動(dòng)單元，控制模型的控制框圖如圖1所示。

測(cè)得的故障發(fā)生時(shí)的電壓值與參考電壓設(shè)定值進(jìn)行比較，誤差值輸入PI控制，永磁同步電機(jī)側(cè)變流器需要無(wú)功功率參考值可通過(guò)調(diào)整PI控制器獲得通過(guò)，的直接風(fēng)機(jī)通過(guò)控制內(nèi)部電流大度控制調(diào)整發(fā)出無(wú)功功率，使直驅(qū)型風(fēng)機(jī)的端電壓迅速恢復(fù)到給定值，為電網(wǎng)提供無(wú)功支持。

2 直驅(qū)風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型

本文建立的直驅(qū)風(fēng)機(jī)模型，用dq坐標(biāo)系可表示為，

（1）

直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子d、q軸電感分別表示為和；直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子在d軸與q軸電流上的電流分量用和表示； 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子電阻表示為；直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子磁場(chǎng)角頻率為；直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)表示為，則有=，直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體的磁鏈；直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子d、q軸分量分別為和。定義q軸的反電勢(shì)=，d軸的反電勢(shì)為=0，假設(shè)發(fā)電機(jī)d軸與q軸電感相等，即==，則式（1）可以寫(xiě)成

（2）

電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為：

（3）

若，則式（3）可以簡(jiǎn)化為

（4）

3 算例分析

圖2是G2發(fā)電機(jī)35 kV母線電壓曲線，在T=2.32 s系統(tǒng)故障，通過(guò)仿真計(jì)算，在直驅(qū)風(fēng)機(jī)接入3機(jī)9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的故障臨界清除時(shí)間為0.32 s。基于直驅(qū)風(fēng)機(jī)接入3機(jī)9節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)與原系統(tǒng)的故障臨界清除時(shí)間的比較，與電網(wǎng)連接的風(fēng)電場(chǎng)在3機(jī)9節(jié)點(diǎn)的直驅(qū)風(fēng)機(jī)，能在一定程度上提高原系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

該文以直驅(qū)風(fēng)機(jī)接入的配電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性為研究目標(biāo)，建立的瞬態(tài)電壓控制策略，通過(guò)仿真計(jì)算分析可以使直驅(qū)風(fēng)機(jī)對(duì)配電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率支持，提高永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組暫態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行效率；在3機(jī)9節(jié)點(diǎn)算例系統(tǒng)中，暫態(tài)電壓穩(wěn)定性和并網(wǎng)風(fēng)接入的情況下，在本文研究的控制策略下，可以接入更多的直驅(qū)型風(fēng)機(jī)。算例分析表明，有風(fēng)機(jī)接入的配網(wǎng)系統(tǒng)與無(wú)風(fēng)機(jī)接入的配網(wǎng)系統(tǒng)相比，臨界故障切除時(shí)間要有一定延長(zhǎng)，因此直驅(qū)風(fēng)機(jī)較其他類(lèi)型的風(fēng)機(jī)相比，能有效提高所接入的配電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐可，胡敏強(qiáng)，鄭建勇，等.風(fēng)力發(fā)電機(jī)無(wú)速度傳感器網(wǎng)側(cè)功率直接控制[J].配電網(wǎng)自動(dòng)化，2006，30（23）：43-47.

[2] 汪令祥，張興，張崇巍，等.基于位置觀測(cè)的直驅(qū)系統(tǒng)無(wú)速度傳感器技術(shù)[J].配電網(wǎng)自動(dòng)化，2008，32（12）：78-82.

[3] 閆耀民，范瑜，汪至中.永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的自尋優(yōu)控制[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2002，27（20）： 62-67.

[4] Yazdani A，Iravani R，A neutral-point clamped converter system fordirect-drive variable-speed wind power unit[J].IEEE Trans on Energy Conversion，2006，21（2）：596-607.

[5] 姚駿，廖勇，莊凱.永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的雙PWM變換器協(xié)調(diào)控制策略[J].配電網(wǎng)自動(dòng)化，2008，32（20）：88-92.

[6] 尹明，李庚銀，張建成，等.直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建模及其控制策略[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007，31（15）： 61-65.

[7] 遲永寧，劉燕華，王偉勝，等.風(fēng)電接入對(duì)配電網(wǎng)影響的研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006，48（5）：38-44.

[8] 于德龍，趙海翔，曹娜.風(fēng)電場(chǎng)接入地區(qū)電網(wǎng)的電壓?jiǎn)栴}分析[J].中國(guó)電力，2006，39（6）：10-14.endprint

摘 要：介紹了基本概念的暫態(tài)穩(wěn)定的配電網(wǎng)絡(luò)和配電網(wǎng)綜合教程（PSASP）的基本內(nèi)容，并結(jié)合具體的實(shí)例，采用PSASP潮流計(jì)算的應(yīng)用。線路故障臨界清除時(shí)間用來(lái)描述配電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的量化指標(biāo)，以動(dòng)態(tài)系統(tǒng)wscc3機(jī)9節(jié)點(diǎn)直接驅(qū)動(dòng)單元的時(shí)域仿真法和基于網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商在實(shí)例系統(tǒng)的暫態(tài)電壓特性的仿真分析，研究結(jié)果表明，使用直接驅(qū)動(dòng)的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組故障的關(guān)鍵清除時(shí)間比原來(lái)的系統(tǒng)線路故障臨界清除時(shí)間較長(zhǎng)，因此，基于直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)接入系統(tǒng)可以提高原系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：暫態(tài)電壓穩(wěn)定 直驅(qū)永磁風(fēng)機(jī) 線路故障臨界切除時(shí)間

中圖分類(lèi)號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（b）-0062-01

安全、穩(wěn)定和節(jié)約用電的配電網(wǎng)絡(luò)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，一旦發(fā)生事故傷害電網(wǎng)的穩(wěn)定性，將給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定作為配電網(wǎng)的穩(wěn)定性的一個(gè)重要方面，它本身是一個(gè)動(dòng)態(tài)的問(wèn)題，由許多元素和控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。近年來(lái)，由于其簡(jiǎn)單的空調(diào)，熱泵系統(tǒng)的慣性，冰箱壓縮機(jī)塊低的時(shí)刻，以及與新的辦公用品和其他類(lèi)型的負(fù)載比電子控制電源近似恒功率特性的增加，系統(tǒng)更容易發(fā)生暫態(tài)電壓失穩(wěn)，對(duì)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性研究受到越來(lái)越多的關(guān)注。

該文分析了在瞬態(tài)操作的直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略，保證直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)操作能力，并對(duì)并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)接入基于3機(jī)9節(jié)點(diǎn)算例系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬的方法，對(duì)比研究直接驅(qū)動(dòng)單元的實(shí)例系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性，結(jié)果顯示直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)接入的電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性都優(yōu)于原有網(wǎng)絡(luò)。

1 永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)的電壓特性分析

當(dāng)電網(wǎng)側(cè)變流器采用直流電壓的非恒功率因數(shù)控制模式，故障后的電網(wǎng)中的電壓跌落由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制，而不是在電網(wǎng)電壓提供調(diào)整和控制，暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的無(wú)功支持參與制度，因此，為發(fā)揮直接驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)的控制能力，使風(fēng)機(jī)能夠充分參與系統(tǒng)暫態(tài)電壓控制而不間斷提供電力，在直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的暫態(tài)電壓控制模型的電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器和直接驅(qū)動(dòng)單元，控制模型的控制框圖如圖1所示。

測(cè)得的故障發(fā)生時(shí)的電壓值與參考電壓設(shè)定值進(jìn)行比較，誤差值輸入PI控制，永磁同步電機(jī)側(cè)變流器需要無(wú)功功率參考值可通過(guò)調(diào)整PI控制器獲得通過(guò)，的直接風(fēng)機(jī)通過(guò)控制內(nèi)部電流大度控制調(diào)整發(fā)出無(wú)功功率，使直驅(qū)型風(fēng)機(jī)的端電壓迅速恢復(fù)到給定值，為電網(wǎng)提供無(wú)功支持。

2 直驅(qū)風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型

本文建立的直驅(qū)風(fēng)機(jī)模型，用dq坐標(biāo)系可表示為，

（1）

直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子d、q軸電感分別表示為和；直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子在d軸與q軸電流上的電流分量用和表示； 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子電阻表示為；直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子磁場(chǎng)角頻率為；直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)表示為，則有=，直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體的磁鏈；直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子d、q軸分量分別為和。定義q軸的反電勢(shì)=，d軸的反電勢(shì)為=0，假設(shè)發(fā)電機(jī)d軸與q軸電感相等，即==，則式（1）可以寫(xiě)成

（2）

電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為：

（3）

若，則式（3）可以簡(jiǎn)化為

（4）

3 算例分析

圖2是G2發(fā)電機(jī)35 kV母線電壓曲線，在T=2.32 s系統(tǒng)故障，通過(guò)仿真計(jì)算，在直驅(qū)風(fēng)機(jī)接入3機(jī)9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的故障臨界清除時(shí)間為0.32 s。基于直驅(qū)風(fēng)機(jī)接入3機(jī)9節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)與原系統(tǒng)的故障臨界清除時(shí)間的比較，與電網(wǎng)連接的風(fēng)電場(chǎng)在3機(jī)9節(jié)點(diǎn)的直驅(qū)風(fēng)機(jī)，能在一定程度上提高原系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

該文以直驅(qū)風(fēng)機(jī)接入的配電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性為研究目標(biāo)，建立的瞬態(tài)電壓控制策略，通過(guò)仿真計(jì)算分析可以使直驅(qū)風(fēng)機(jī)對(duì)配電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率支持，提高永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組暫態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行效率；在3機(jī)9節(jié)點(diǎn)算例系統(tǒng)中，暫態(tài)電壓穩(wěn)定性和并網(wǎng)風(fēng)接入的情況下，在本文研究的控制策略下，可以接入更多的直驅(qū)型風(fēng)機(jī)。算例分析表明，有風(fēng)機(jī)接入的配網(wǎng)系統(tǒng)與無(wú)風(fēng)機(jī)接入的配網(wǎng)系統(tǒng)相比，臨界故障切除時(shí)間要有一定延長(zhǎng)，因此直驅(qū)風(fēng)機(jī)較其他類(lèi)型的風(fēng)機(jī)相比，能有效提高所接入的配電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐可，胡敏強(qiáng)，鄭建勇，等.風(fēng)力發(fā)電機(jī)無(wú)速度傳感器網(wǎng)側(cè)功率直接控制[J].配電網(wǎng)自動(dòng)化，2006，30（23）：43-47.

[2] 汪令祥，張興，張崇巍，等.基于位置觀測(cè)的直驅(qū)系統(tǒng)無(wú)速度傳感器技術(shù)[J].配電網(wǎng)自動(dòng)化，2008，32（12）：78-82.

[3] 閆耀民，范瑜，汪至中.永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的自尋優(yōu)控制[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2002，27（20）： 62-67.

[4] Yazdani A，Iravani R，A neutral-point clamped converter system fordirect-drive variable-speed wind power unit[J].IEEE Trans on Energy Conversion，2006，21（2）：596-607.

[5] 姚駿，廖勇，莊凱.永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的雙PWM變換器協(xié)調(diào)控制策略[J].配電網(wǎng)自動(dòng)化，2008，32（20）：88-92.

[6] 尹明，李庚銀，張建成，等.直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建模及其控制策略[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007，31（15）： 61-65.

[7] 遲永寧，劉燕華，王偉勝，等.風(fēng)電接入對(duì)配電網(wǎng)影響的研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2006，48（5）：38-44.

[8] 于德龍，趙海翔，曹娜.風(fēng)電場(chǎng)接入地區(qū)電網(wǎng)的電壓?jiǎn)栴}分析[J].中國(guó)電力，2006，39（6）：10-14.endprint

摘 要：介紹了基本概念的暫態(tài)穩(wěn)定的配電網(wǎng)絡(luò)和配電網(wǎng)綜合教程（PSASP）的基本內(nèi)容，并結(jié)合具體的實(shí)例，采用PSASP潮流計(jì)算的應(yīng)用。線路故障臨界清除時(shí)間用來(lái)描述配電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的量化指標(biāo)，以動(dòng)態(tài)系統(tǒng)wscc3機(jī)9節(jié)點(diǎn)直接驅(qū)動(dòng)單元的時(shí)域仿真法和基于網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商在實(shí)例系統(tǒng)的暫態(tài)電壓特性的仿真分析，研究結(jié)果表明，使用直接驅(qū)動(dòng)的風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組故障的關(guān)鍵清除時(shí)間比原來(lái)的系統(tǒng)線路故障臨界清除時(shí)間較長(zhǎng)，因此，基于直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)接入系統(tǒng)可以提高原系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：暫態(tài)電壓穩(wěn)定 直驅(qū)永磁風(fēng)機(jī) 線路故障臨界切除時(shí)間

中圖分類(lèi)號(hào)：TM315 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（b）-0062-01

安全、穩(wěn)定和節(jié)約用電的配電網(wǎng)絡(luò)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，一旦發(fā)生事故傷害電網(wǎng)的穩(wěn)定性，將給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定作為配電網(wǎng)的穩(wěn)定性的一個(gè)重要方面，它本身是一個(gè)動(dòng)態(tài)的問(wèn)題，由許多元素和控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。近年來(lái)，由于其簡(jiǎn)單的空調(diào)，熱泵系統(tǒng)的慣性，冰箱壓縮機(jī)塊低的時(shí)刻，以及與新的辦公用品和其他類(lèi)型的負(fù)載比電子控制電源近似恒功率特性的增加，系統(tǒng)更容易發(fā)生暫態(tài)電壓失穩(wěn)，對(duì)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性研究受到越來(lái)越多的關(guān)注。

該文分析了在瞬態(tài)操作的直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略，保證直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)操作能力，并對(duì)并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)接入基于3機(jī)9節(jié)點(diǎn)算例系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬的方法，對(duì)比研究直接驅(qū)動(dòng)單元的實(shí)例系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性，結(jié)果顯示直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)接入的電力系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性都優(yōu)于原有網(wǎng)絡(luò)。

1 永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)的電壓特性分析

當(dāng)電網(wǎng)側(cè)變流器采用直流電壓的非恒功率因數(shù)控制模式，故障后的電網(wǎng)中的電壓跌落由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制，而不是在電網(wǎng)電壓提供調(diào)整和控制，暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的無(wú)功支持參與制度，因此，為發(fā)揮直接驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)的控制能力，使風(fēng)機(jī)能夠充分參與系統(tǒng)暫態(tài)電壓控制而不間斷提供電力，在直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的暫態(tài)電壓控制模型的電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)換器和直接驅(qū)動(dòng)單元，控制模型的控制框圖如圖1所示。

測(cè)得的故障發(fā)生時(shí)的電壓值與參考電壓設(shè)定值進(jìn)行比較，誤差值輸入PI控制，永磁同步電機(jī)側(cè)變流器需要無(wú)功功率參考值可通過(guò)調(diào)整PI控制器獲得通過(guò)，的直接風(fēng)機(jī)通過(guò)控制內(nèi)部電流大度控制調(diào)整發(fā)出無(wú)功功率，使直驅(qū)型風(fēng)機(jī)的端電壓迅速恢復(fù)到給定值，為電網(wǎng)提供無(wú)功支持。

2 直驅(qū)風(fēng)機(jī)數(shù)學(xué)模型

本文建立的直驅(qū)風(fēng)機(jī)模型，用dq坐標(biāo)系可表示為，

（1）

直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子d、q軸電感分別表示為和；直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子在d軸與q軸電流上的電流分量用和表示； 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子電阻表示為；直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子磁場(chǎng)角頻率為；直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)表示為，則有=，直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體的磁鏈；直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子d、q軸分量分別為和。定義q軸的反電勢(shì)=，d軸的反電勢(shì)為=0，假設(shè)發(fā)電機(jī)d軸與q軸電感相等，即==，則式（1）可以寫(xiě)成

（2）

電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為：

（3）

若，則式（3）可以簡(jiǎn)化為

（4）

3 算例分析

圖2是G2發(fā)電機(jī)35 kV母線電壓曲線，在T=2.32 s系統(tǒng)故障，通過(guò)仿真計(jì)算，在直驅(qū)風(fēng)機(jī)接入3機(jī)9節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的故障臨界清除時(shí)間為0.32 s?；谥彬?qū)風(fēng)機(jī)接入3機(jī)9節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)與原系統(tǒng)的故障臨界清除時(shí)間的比較，與電網(wǎng)連接的風(fēng)電場(chǎng)在3機(jī)9節(jié)點(diǎn)的直驅(qū)風(fēng)機(jī)，能在一定程度上提高原系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。

4 結(jié)語(yǔ)

該文以直驅(qū)風(fēng)機(jī)接入的配電網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性為研究目標(biāo)，建立的瞬態(tài)電壓控制策略，通過(guò)仿真計(jì)算分析可以使直驅(qū)風(fēng)機(jī)對(duì)配電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率支持，提高永磁同步直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組暫態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行效率；在3機(jī)9節(jié)點(diǎn)算例系統(tǒng)中，暫態(tài)電壓穩(wěn)定性和并網(wǎng)風(fēng)接入的情況下，在本文研究的控制策略下，可以接入更多的直驅(qū)型風(fēng)機(jī)。算例分析表明，有風(fēng)機(jī)接入的配網(wǎng)系統(tǒng)與無(wú)風(fēng)機(jī)接入的配網(wǎng)系統(tǒng)相比，臨界故障切除時(shí)間要有一定延長(zhǎng)，因此直驅(qū)風(fēng)機(jī)較其他類(lèi)型的風(fēng)機(jī)相比，能有效提高所接入的配電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。

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