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近两年风力发电迅猛发展,平均年增长率达到28%。随着风电在电力能源中所占的比例越来越大,风力发电系统对电网的影响已经不能忽视。在传统的风电系统中,当电网电压降低到一定值时,风力发电机组便会退出运行,这会给风电容量较大的电力系统造成不利的影响。目前世界各国已经相继颁布了低电压穿越定量标准,要求风力发电系统在电网发生跌落期间,不仅不能随意脱网,而且还需要向电网发送一定的无功功率,以帮助电网恢复正常运行。 本文针对直驱永磁风力发电系统的低电压穿越技术展开研究,主要包括以下内容: 1.建立了风力机、永磁发电机和网侧变流器的数学模型,研究了机侧和网侧变流器的控制策略。对永磁发电机采用转子磁链定向的矢量控制策略;网侧变流器采用电网电压定向矢量控制策略,实现了有功、无功功率的解耦控制。应用Matlab/Simulink仿真软件搭建了直驱型永磁风力发电系统的仿真模型,通过仿真分析验证了所搭建模型和控制策略的正确性。为研究直驱型永磁风力发电系统低电压穿越技术,建立了良好的仿真平台。 2.对直驱型永磁风力发电系统在电网三相对称电压跌落情况下进行了特性研究。详细介绍了电压跌落期间,直流侧Crowbar保护电路的原理,并对它的3种控制方法进行了对比分析。研究了网侧变流器的无功补偿运行模式,并对上述控制方法的效果进行仿真分析验证。 3.分析了直驱永磁同步风力发电系统网侧变流器在电网发生不平衡故障时的特性,建立了在此情况下网侧变流器的数学模型。从抑制直流侧2倍于工频的纹波的角度出发,采用了正、负序电流独立控制的双电流控制策略,有效的消除了直流侧电压的波动。