基于DBR的双馈风力机组低电压穿越方案设计.docx

基于DBR的双馈风力机组低电压穿越方案设计
基于DBR的双馈风力机组低电压穿越方案设计
摘要：
随着风力发电的迅猛发展，双馈风力机组作为一种高效的风力发电系统，被广泛应用。然而，在实际运行中，低电压穿越是风力机组面临的一个重要问题。本文基于双馈风力机组（DFIG）的低电压穿越方案进行设计，并进行了系统性能和稳定性的分析。
1.引言
风力发电是一种环保高效的可再生能源，是解决能源危机和环境污染的重要途径。双馈风力机组由于具有较高的转矩密度和较低的功率电子器件容量，被广泛应用于风力发电系统中。然而，当电网发生故障导致电网电压降低时，风力机组面临低电压穿越问题，对风力发电系统的稳定性和运行效果产生重要影响。
2.双馈风力机组的结构和工作原理
双馈风力机组由风轮、变速箱、双馈异步发电机和电力转换装置组成。风轮将风能转化为机械能，经由变速箱传递给双馈异步发电机。电力转换装置将发电机产生的电能转换为直流电，并经过逆变器转换为交流电，最终注入电网。在正常运行时，电力转换装置通常工作在功率因数1.0的状态，以实现最大功率跟踪。
3.低电压穿越问题分析
低电压穿越指的是电网电压突然下降到一定水平以下时，风力机组仍能继续工作并稳定输出电能。低电压穿越对风力机组工作的稳定性、电力转换装置的性能以及电网的安全稳定性都提出了挑战。
低电压穿越会导致电力转换装置中的逆变器失去控制，造成电网侧电流增大，进而引发电网保护装置的动作。此外，低电压还会引起发电机输出电压的下降，甚至使发电机失去同步，导致风力机组停机。因此，设计一种可靠的低电压穿越方案对于保障风力机组的安全运行至关重要。
4.基于DBR的低电压穿越方案设计
差拨式无功调节器（DBR）是一种常用的调节器，能够通过控制差拨电流使风力机组在低电压条件下保持稳定运行。
首先，通过对双馈异步发电机和DBR的数学模型进行建立，可以得到双馈风力机组低电压穿越过程的模拟结果。然后，通过MATLAB/Simulink软件对模型进行仿真，分析不同电压下风力机组的动态响应特性和稳态性能。
在实际风力机组中，控制DBR的差拨电流可以通过输入的无功功率来调节。通过建立控制算法，实现DBR在低电压条件下向电网注入适当的无功功率，以保持发电机输出电压的稳定。
5.系统性能和稳定性分析
在设计方案之后，可以通过对系统的性能和稳定性进行进一步分析，评估方案的有效性。考虑到风力机组能够稳定运行的范围和电网的安全稳定性，可以通过参数调整和控制算法优化来提高系统的性能和稳定性。
此外，还可以对不同电网故障类型和电压水平下风力机组的低电压穿越性能进行研究，以了解风力机组在不同条件下的适应能力，并提出相应的优化措施。
6.结论
本文基于DBR的双馈风力机组低电压穿越方案进行了设计，并进行了系统性能和稳定性的分析。通过对双馈风力机组的控制和优化，可以保证风力机组在低电压条件下的稳定运行，提高风力发电系统的可靠性和效率。然而，仍然有一些问题需要进一步研究和改进，如控制算法的优化和系统参数的调整。希望将来能够通过更多的实验和仿真，进一步完善该方案的性能和稳定性。