永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越控制策略研究

永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越控制策略研究

1低電壓穿越控制策略隨著風(fēng)力發(fā)電在電網(wǎng)的滲透性越來(lái)越高，電氣站的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的影響不容忽視。近期由于并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組不具備低電壓穿越能力而引發(fā)的多次大規(guī)模風(fēng)電脫網(wǎng)事故,已影響到電網(wǎng)的正常運(yùn)行。因此,并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越問(wèn)題亟待解決,尤其對(duì)于已并網(wǎng)的不具備低電壓穿越能力的風(fēng)電機(jī)組,急需可靠并經(jīng)濟(jì)的改造方案。而對(duì)已具備低電壓穿越能力的風(fēng)電機(jī)組,還應(yīng)提高其對(duì)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功支持能力,從而穩(wěn)定電網(wǎng)故障情況下的并網(wǎng)點(diǎn)電壓,避免因電網(wǎng)無(wú)功重新分配或晶閘管控制電抗器(ThyristorControlledReactor,TCR)脫網(wǎng)時(shí)電壓波動(dòng)引起的高電壓穿越等問(wèn)題。目前,關(guān)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越研究大多針對(duì)雙饋型風(fēng)電機(jī)組,需采用主動(dòng)式或被動(dòng)式Crowbar來(lái)避免風(fēng)機(jī)變流器的過(guò)電壓和過(guò)電流,雖然可以滿(mǎn)足并網(wǎng)準(zhǔn)則對(duì)低電壓穿越的要求,但存在以下固有問(wèn)題:(1)雙饋電機(jī)變?yōu)椴皇芸氐漠惒桨l(fā)電機(jī)運(yùn)行后,穩(wěn)定運(yùn)行的轉(zhuǎn)速范圍受最大轉(zhuǎn)差率所限而變小,若變槳系統(tǒng)未能快速限制捕獲的機(jī)械轉(zhuǎn)矩,仍很容易導(dǎo)致轉(zhuǎn)速飛升。(2)由于Crowbar動(dòng)作前后,發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁分別由變流器和電網(wǎng)提供,兩種狀態(tài)的切換會(huì)在低電壓穿越過(guò)程中對(duì)電網(wǎng)造成無(wú)功沖擊。(3)即使在低電壓穿越過(guò)程中,網(wǎng)側(cè)變流器保持聯(lián)網(wǎng),受其容量限制,提供的無(wú)功功率主要供給異步發(fā)電機(jī)建立磁場(chǎng),而對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功支持很弱。通過(guò)全功率變流器并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,如永磁直驅(qū)同步發(fā)電機(jī)組(PermanentMagnetSynchronousGenerator,PMSG),已被證實(shí)在低電壓穿越特性方面更具優(yōu)勢(shì)。其實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越的關(guān)鍵問(wèn)題在于維持變流器直流環(huán)節(jié)電容電壓的穩(wěn)定。而通過(guò)穩(wěn)定直流電壓實(shí)現(xiàn)PMSG風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越的研究方案主要有:通過(guò)在直流側(cè)安裝卸荷電路消納多余的能量;在直流側(cè)安裝儲(chǔ)能裝置,如超級(jí)電容等,快速吞吐有功功率;并聯(lián)輔助變流器增加直流側(cè)功率的輸出通道。上述方法均需增加外部硬件電路,增加了變流器的體積及成本;并且在電網(wǎng)電壓跌落時(shí),網(wǎng)側(cè)變流器處于限流狀態(tài),無(wú)法對(duì)電網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)的無(wú)功支持;在低電壓穿越前后,網(wǎng)側(cè)變流器在直流電壓控制和限流控制之間的切換會(huì)造成直流電壓的波動(dòng)。本文主要研究全功率變流器并網(wǎng)的永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)故障穿越時(shí)的有功和無(wú)功協(xié)調(diào)控制,從而提高其低電壓穿越能力,并對(duì)電網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)支持。文中首先分析PMSG風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器的傳統(tǒng)控制策略,研究電網(wǎng)電壓跌落引起直流側(cè)電壓波動(dòng)的原因及Crowbar保護(hù)原理;在此基礎(chǔ)上提出一種適用于全功率變流器并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組的新型控制方案,該方案無(wú)需外加Crowbar電路,采用機(jī)側(cè)變流器控制直流側(cè)電壓,而有功和無(wú)功的協(xié)調(diào)控制由網(wǎng)側(cè)變流器完成;并從理論上分析所提出控制方法對(duì)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速變化的影響;最后,在基于Matlab/Simulink構(gòu)建的PMSG風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)仿真模型上對(duì)所提控制方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。2g傳統(tǒng)控制策略圖1為采用雙PWM變流器并網(wǎng)的永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)框圖。PMSG傳統(tǒng)控制策略是通過(guò)機(jī)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤;通過(guò)網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓的穩(wěn)定調(diào)節(jié)和單位功率因數(shù)控制;當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí),通過(guò)Crowbar保護(hù)電路消納多余能量,實(shí)現(xiàn)PMSG的低電壓穿越。2.1pmsg機(jī)組的數(shù)學(xué)模型PMSG在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的矢量數(shù)學(xué)模型為式中,ωe為轉(zhuǎn)子的電角速度;Vs、Is分別為定子電壓、電流矢量;ψs、ψf分別為定子磁鏈?zhǔn)噶俊⑥D(zhuǎn)子永磁體在定子中感應(yīng)的磁鏈?zhǔn)噶?Ls_d、Ls_q分別為定子d軸和q軸電感;Rs為定子電阻;Te、Ps、Qs分別為PMSG的電磁轉(zhuǎn)矩、定子側(cè)有功、無(wú)功功率;p為PMSG的極對(duì)數(shù)。忽略定子電阻及定子磁鏈變化,將同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸定向在定子磁鏈?zhǔn)噶可?由式(1)可得PMSG定子側(cè)有功、無(wú)功和電磁轉(zhuǎn)矩方程為由式(2)可知,通過(guò)分別控制定子電流的d軸分量Is_d和q軸分量Is_q,實(shí)現(xiàn)PMSG機(jī)組的有功功率和無(wú)功功率的解耦控制。圖2為PMSG機(jī)組的機(jī)側(cè)變流器控制策略框圖。該控制系統(tǒng)內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán),電流參考指令I(lǐng)*s_d、I*s_q分別取決于外環(huán)控制的定子電壓控制和最大功率跟蹤控制。其中,最大功率跟蹤控制曲線Popt(ωe)如圖3所示。2.2pmsg網(wǎng)側(cè)變流器功率解耦控制圖4為全功率變流器在dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下矢量等效電路。由圖4可知,全功率變流器的電壓、功率方程為式中,Vg、Ig分別為網(wǎng)側(cè)電壓、電流矢量;Vc為網(wǎng)側(cè)變流器交流側(cè)輸出電壓矢量;Rc、Lc分別為網(wǎng)側(cè)濾波電抗器的等效電阻、電感;C、Vdc分別為直流側(cè)電容、直流側(cè)電壓;Pg、Qg分別為網(wǎng)側(cè)有功、無(wú)功功率。忽略電阻Rc及電感Lc的電磁暫態(tài),采用電網(wǎng)電壓定向的矢量控制策略,由式(3)可得PMSG網(wǎng)側(cè)變流器有功、無(wú)功功率方程為由式(4)可知,通過(guò)對(duì)網(wǎng)側(cè)電流d軸分量Ig_d和q軸分量Ig_q的分別控制,實(shí)現(xiàn)PMSG網(wǎng)側(cè)變流器功率解耦控制。傳統(tǒng)控制策略通常采用網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)直流電壓控制及單位功率因數(shù)控制,控制結(jié)構(gòu)如圖5所示。3ps+pgek由圖1可知,風(fēng)電機(jī)組捕獲的機(jī)械功率為Pm,PMSG輸出的電磁功率Ps經(jīng)機(jī)側(cè)變流器后饋入直流側(cè),網(wǎng)側(cè)變流器通過(guò)控制直流電壓的恒定送入電網(wǎng)的有功功率為Pg。在穩(wěn)態(tài)并忽略損耗的情況下,Pm=Ps=Pg,轉(zhuǎn)速和直流電壓均保持穩(wěn)定。系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)后,由式(4)可知,電網(wǎng)電壓的跌落與恢復(fù)引起Vg變化、而系統(tǒng)側(cè)的功率振蕩及變流器的限流控制等因素引起Ig變化,從而導(dǎo)致PMSG網(wǎng)側(cè)變流器輸出功率Pg不穩(wěn)定。由于全功率變流器的隔離作用,風(fēng)電機(jī)組仍工作于最大功率跟蹤狀態(tài),由圖3最大功率跟蹤控制曲線可知,機(jī)側(cè)變流器有功輸出Ps僅取決于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速,由于風(fēng)電機(jī)組慣性較大,在電網(wǎng)擾動(dòng)過(guò)程中Ps變化不大,因而捕獲的風(fēng)電功率并未因電壓跌落而變化。此時(shí)Ps≠Pg,即直流側(cè)功率無(wú)法平衡。由式(3)可得,PMSG直流側(cè)電容器的充放電功率為由上式可知,功率的不平衡將導(dǎo)致直流電壓抬升及劇烈波動(dòng)而影響其穩(wěn)定運(yùn)行。為抑制直流電壓的波動(dòng),實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越,傳統(tǒng)控制方案通常需要在直流側(cè)安裝卸荷電路(如Crowbar保護(hù)電路)消納多余的能量。實(shí)際上,若能在電網(wǎng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)利用機(jī)側(cè)變流器及時(shí)控制調(diào)節(jié)PMSG功率輸出,保持Ps=Pg,則直流電壓波動(dòng)也能得到有效抑制。而此時(shí),系統(tǒng)功率的不平衡將轉(zhuǎn)變?yōu)镻MSG的機(jī)械功率Pm和電磁功率Ps的不平衡,這引起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化,即式中,ΔPe為PMSG有功變化量;ωe為PMSG轉(zhuǎn)子的電角速度;JP為PMSG的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由上述分析可知,在電網(wǎng)擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程中,若將變流器能量不平衡轉(zhuǎn)化為PMSG旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的變化,則可使直流電壓波動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)速的波動(dòng)。將式(5)和式(6)在相同時(shí)間段Tk內(nèi)積分,在同樣的功率不平衡情況下,引起的轉(zhuǎn)速變化和直流電壓變化之間的關(guān)系為式中,ωe0、ωe1分別為PMSG在Tk時(shí)間段前后的電角速度;Vdc_N為直流電壓額定值。將式(7)轉(zhuǎn)換為標(biāo)幺值形式,則可得式中,ωe_N為PMSG的額定轉(zhuǎn)速;Ec為電容額定電壓時(shí)儲(chǔ)存的電能;Ek為PMSG額定轉(zhuǎn)速時(shí)儲(chǔ)存的動(dòng)能。在電網(wǎng)發(fā)生擾動(dòng)后,由于變流器限流或輸出功率振蕩,PMSG輸出的電磁功率無(wú)法和捕獲的風(fēng)功率相平衡。式(8)反映了在相同的不平衡功率作用下引起的電機(jī)轉(zhuǎn)速變化和電容直流電壓變化的關(guān)系。通常風(fēng)電機(jī)組的機(jī)械儲(chǔ)能Ek遠(yuǎn)大于電容器儲(chǔ)能Ec,由式(8)可知,若PMSG的功率不平衡由機(jī)械儲(chǔ)能系統(tǒng)承擔(dān),此時(shí)所引起的轉(zhuǎn)速波動(dòng)會(huì)遠(yuǎn)小于由直流電容承擔(dān)不平衡功率時(shí)引起的電壓波動(dòng)。并且變槳系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)械功率Pm限制轉(zhuǎn)速,從而使PMSG在故障擾動(dòng)過(guò)程中具有更好的穩(wěn)定性。為使不平衡功率只作用在機(jī)械系統(tǒng)而不影響直流電壓,需要對(duì)變流器的傳統(tǒng)控制策略進(jìn)行優(yōu)化。4pmsg新低壓在線控制策略4.1電壓全過(guò)程控制策略圖6為本文所提永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的新型控制策略圖,其中機(jī)側(cè)變流器控制直流電壓及發(fā)電機(jī)交流電壓,而網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤控制及系統(tǒng)側(cè)的無(wú)功與電壓控制。在該控制策略中,直流電壓在電網(wǎng)故障擾動(dòng)前后始終由不受電網(wǎng)故障干擾的機(jī)側(cè)變流器控制,穩(wěn)定性更好;由于輸出有功與無(wú)功功率的控制同在網(wǎng)側(cè)變流器中完成,易于在故障穿越過(guò)程中對(duì)其協(xié)調(diào)控制;該控制策略無(wú)需增加直流卸荷電路。為維持直流電壓穩(wěn)定,由圖6a可知,機(jī)側(cè)變流器外環(huán)采用直流電壓控制和定子電壓控制。根據(jù)直流母線電壓的偏差,直流電壓環(huán)利用PI控制器調(diào)節(jié)輸出電機(jī)定子有功電流參考指令I(lǐng)*s_q,使PMSG自動(dòng)調(diào)整輸出的電磁功率Ps與網(wǎng)側(cè)輸出有功Pg相等,進(jìn)而將直流側(cè)功率的不平衡轉(zhuǎn)化為PMSG的機(jī)械功率Pm和電磁功率Ps的不平衡,即將電容器充放電所引起的直流電壓波動(dòng)轉(zhuǎn)化為PMSG動(dòng)能變化引起的轉(zhuǎn)速波動(dòng)。該控制策略可有效抑制電網(wǎng)電壓跌落時(shí)直流電壓的波動(dòng),實(shí)現(xiàn)PMSG風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越,并且不必增加外部硬件電路和附加的直流電壓控制環(huán)節(jié)。網(wǎng)側(cè)變流器通過(guò)判斷電網(wǎng)電壓Vg實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)有功和無(wú)功功率的協(xié)調(diào)控制。如圖6b所示,當(dāng)電網(wǎng)電壓正常時(shí),為有功優(yōu)先的最大功率跟蹤控制,即在對(duì)有功和無(wú)功電流限幅時(shí),首先滿(mǎn)足有功電流;當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落時(shí),由于網(wǎng)側(cè)變流器的限流作用,若繼續(xù)執(zhí)行有功優(yōu)先控制,則網(wǎng)側(cè)變流器僅處于功率限幅狀態(tài),無(wú)法對(duì)系統(tǒng)提供無(wú)功支持,因此采用無(wú)功優(yōu)先控制。在網(wǎng)側(cè)變流器輸出的有功電流控制環(huán)節(jié)加入限流控制,防止有功電流突變所引起的直流側(cè)電容充放電電流的突變,從而有效抑制因網(wǎng)側(cè)變流器工作模式切換而引起的直流電壓的波動(dòng)。風(fēng)電機(jī)組在電壓跌落過(guò)程中只是對(duì)系統(tǒng)提供一定的無(wú)功支持,并不能使并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)到額定值,因此不再采用PI控制,而是根據(jù)電網(wǎng)電壓跌落的幅度調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)變流器的無(wú)功電流,改善電壓跌落情況,進(jìn)而提高風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力。國(guó)網(wǎng)公司的并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范要求總裝機(jī)容量在百萬(wàn)千瓦級(jí)規(guī)模及以上的風(fēng)電場(chǎng)群,當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生三相短路故障引起電壓跌落時(shí),每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)在低電壓穿越過(guò)程中風(fēng)電場(chǎng)注入電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功電流為式中,Vg為風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓標(biāo)幺值;IN為風(fēng)電場(chǎng)額定電流。無(wú)功優(yōu)先控制時(shí)的無(wú)功電流根據(jù)式(9)計(jì)算得到。4.2發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速隨故障持續(xù)時(shí)間的變化特性圖7為基于轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能方式實(shí)現(xiàn)PMSG低電壓穿越控制策略的工作原理。如圖7所示,以9m/s風(fēng)速為例,PMSG運(yùn)行在最大功率跟蹤狀態(tài),運(yùn)行點(diǎn)穩(wěn)定在最大功率跟蹤曲線上的A點(diǎn),輸出有功功率為PA;當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落故障時(shí),網(wǎng)側(cè)變流器輸出功率受限,限幅值為Plim,風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行點(diǎn)由A點(diǎn)切換到O點(diǎn),有功輸出鉗位在Plim。采用機(jī)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)變流器直流電壓的穩(wěn)定,將變流器兩端的功率不平衡轉(zhuǎn)移到PMSG的轉(zhuǎn)子上,促使轉(zhuǎn)子加速儲(chǔ)存動(dòng)能,風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行點(diǎn)由O點(diǎn)切換到B點(diǎn)。當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)后,網(wǎng)側(cè)變流器輸出功率限幅值恢復(fù)到其額定值PN,風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行點(diǎn)由B點(diǎn)切換至C點(diǎn);此時(shí)發(fā)電機(jī)的輸出功率PC大于風(fēng)力機(jī)的機(jī)械功率Pm,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子減速,釋放動(dòng)能,風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行點(diǎn)由C點(diǎn)沿最大功率跟蹤曲線Popt移動(dòng)到A點(diǎn),恢復(fù)至故障前的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)式(6)可得式中,t0為電網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)刻;Tk為電網(wǎng)故障持續(xù)時(shí)間;ωe0和ωe1分別為故障發(fā)生前后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。當(dāng)額定風(fēng)速時(shí),網(wǎng)側(cè)變流器輸出額定功率PN,此時(shí)電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落故障,最不利于風(fēng)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。若電網(wǎng)電壓跌落深度為額定電壓的100%,則網(wǎng)側(cè)變流器輸出功率的限幅值Plim為0。在這種極端情況下的故障持續(xù)時(shí)間Tk內(nèi),發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化量可表示為由式(11)可知,在整個(gè)故障持續(xù)時(shí)間內(nèi),發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化可表示為慣性時(shí)間常數(shù)H的定義為將式(13)代入式(12)可得風(fēng)力機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)Hturb的典型取值范圍是3.0~6.0s,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣性時(shí)間常數(shù)Hgen的典型取值范圍是0.4~0.8s。由式(14)可知,采用基于轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能方式實(shí)現(xiàn)低電壓穿越的過(guò)程中,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子增速的極限范圍為4%~8%,并且風(fēng)力機(jī)變槳調(diào)節(jié)系統(tǒng)可在轉(zhuǎn)子超速時(shí)及時(shí)限制轉(zhuǎn)速,因此該方法不會(huì)引起太大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)及過(guò)速保護(hù)動(dòng)作。5無(wú)功控制狀態(tài)下特性本文基于Matlab/Simulink搭建了直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型,通過(guò)與基于Crowbar保護(hù)電路的傳統(tǒng)低電壓穿越方法的對(duì)比,驗(yàn)證本文所提出低電壓控制策略的動(dòng)態(tài)性能及對(duì)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8所示,風(fēng)電機(jī)組和電網(wǎng)參數(shù)見(jiàn)下表。通過(guò)該仿真系統(tǒng),對(duì)兩種控制方式下的低電壓穿越和高電壓穿越分別作了仿真研究。電網(wǎng)在2s時(shí)發(fā)生電壓跌落故障,電壓跌落深度為額定電壓的80%,持續(xù)時(shí)間為0.625s;在4~5s期間電網(wǎng)電壓抬升15%。仿真結(jié)果如圖9所示。圖9a和圖9b分別為在電網(wǎng)電壓擾動(dòng)后,在傳統(tǒng)變流器控制策略下基于Crowbar的低電壓穿越方式和本文所提出有功和無(wú)功協(xié)調(diào)控制策略下基于轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能的低電壓穿越控制方式的動(dòng)態(tài)響應(yīng)對(duì)比,包括電網(wǎng)電壓Vabc、電網(wǎng)電流Iabc、風(fēng)力機(jī)捕獲的機(jī)械功率Pm、機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器有功功率Ps和Pg、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ωe、網(wǎng)側(cè)變流器的有功電流和無(wú)功電流Id、Iq和變流器直流側(cè)電壓Vdc。由圖9a可知,當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時(shí),在基于Crowbar的傳統(tǒng)控制策略下,網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)入限流模式,輸出有功Pg下降至20%,并且由于Id限幅已不能再控制直流電壓;故障期間機(jī)側(cè)變流器仍處于最大功率跟蹤控制狀態(tài),PMSG捕獲的機(jī)械功率Pm和機(jī)側(cè)變流器有功Ps均未發(fā)生變化,從而引起直流側(cè)電容兩端功率不平衡,造成直流電壓Vdc升高,觸發(fā)Crowbar電路中功率開(kāi)關(guān)動(dòng)作來(lái)維持直流側(cè)電壓的穩(wěn)定。電網(wǎng)電壓恢復(fù)后,網(wǎng)側(cè)變流器輸出有功輸出Pg恢復(fù)至故障前的水平,并退出限流狀態(tài)恢復(fù)對(duì)直流電壓的控制作用,但在與Crowbar切換控制直流電壓過(guò)程中,會(huì)引起直流電壓Vdc的短暫跌落,之后迅速穩(wěn)定在額定值。在低電壓穿越過(guò)程中,由于網(wǎng)側(cè)變流器已處于限流狀態(tài),并全部為有功分量Id,并未對(duì)電網(wǎng)起到無(wú)功支持的作用,并網(wǎng)點(diǎn)電壓的跌落情況沒(méi)有得到改善,跌落幅度仍為額定值的80%。由圖9b可知,在本文所提出的有功和無(wú)功協(xié)調(diào)控制策略下,電網(wǎng)電壓跌落發(fā)生后,網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)入限流模式而不再進(jìn)行最大功率跟蹤控制,輸出有功功率Pg受限;機(jī)側(cè)變流器通過(guò)限制PMSG的有功輸出Ps,抑制直流電壓波動(dòng),實(shí)現(xiàn)直流側(cè)電壓Vdc的穩(wěn)定;而此時(shí)功率的不平衡體現(xiàn)為PMSG機(jī)械功率Pm與電磁功率Ps的不平衡,引起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速ωe加速,轉(zhuǎn)子儲(chǔ)存了低電壓穿越過(guò)程中的不平衡能量。由于風(fēng)電機(jī)組的機(jī)械儲(chǔ)能能力遠(yuǎn)大于電容器儲(chǔ)能能力,該仿真算例在電壓跌落期間,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加幅度約為額定轉(zhuǎn)速的3%。在電壓恢復(fù)后,網(wǎng)側(cè)變流器重新運(yùn)行于最大功率跟蹤狀態(tài),轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速逐漸降至故障前水平,從而