大型并网双馈感应风力发电机组安全穿越电网低电压故障的方法研究

本项目研究与大电网或分散式输电系统联接的双馈感应风力发电机组安全抵御和穿越外部故障的方法。包括研究电网对称和不对称故障引起的低电压对风力发电机组及交流励磁变流器的影响；研究一种既保证该类风电机组在电网故障状态下自身不间断安全运行，又最大限度地提高电网安全稳定性的抵御和穿越电网低电压故障的方法。具体研究：⒈ 电网在对称和不对称运行状态下并网双馈感应风力发电系统的稳态、暂态计算方法；⒉ 建立考虑双馈感应发电机、转子侧及网侧变换器的正、负序分量等效dq轴分量的完整风电机组动态模型；⒊ 具有鲁棒控制特性的定子侧开关无源阻抗缓冲器的综合设计及其参数计算方法；⒋ 仿真计算和试验测试对称或不对称故障时定子侧开关阻抗缓冲器的低电压穿越能力。本项目研究将形成大型风电机组抵御和穿越低电压故障的有效方法和保护装置方案，理论水平达到国际风电技术研究的先进水平。

随着风力发电装机容量的迅速增长，规模化并网带来了新的技术问题，例如：当电网故障或大负荷扰动引起风电场并网点电压跌落时，一方面，出于自身的安全性考虑，风电机组应该及时从电网解列，但另一方面，从电网的角度考虑，在电网故障（脆弱）或承受大的负荷扰动的时刻，大量的并网的电源也从电网解列，可能会产生更大的扰动从而让事故进入恶性循环。因此，世界各主要国家电网公司先后颁布了技术标准和规程，要求在一定的电压跌落范围内，风电机组能够不间断地并网运行，直到电压恢复如常，从而维持电网稳定，即并网风电机组的低电压穿越能力。新提出的低电压穿越规程要求给并网发电的风力发电机组带来了巨大的技术挑战。. 本项目正是为了应对这一热点技术挑战，深入研究了电网在对称和不对称运行状态下并网双馈感应风力发电系统的稳态、暂态计算方法；建立考虑双馈感应发电机、转子侧及网侧变换器的正、负序分量等效dq 轴分量的完整风电机组动态模型；揭示了对称和不对称故障引起的低电压对风力发电机组及交流励磁变流器的作用机理和影响程度。在此基础上，进一步提出了具有鲁棒控制特性的定子侧开关无源阻抗缓冲器的低电压穿越方法及其参数计算方法；并全方位仿真计算和试验测试验证了定子侧开关阻抗缓冲器在对称或不对称故障时的低电压穿越能力，从而，形成一种既能保障双馈感应风力发电机组在电网故障状态下自身不间断安全运行，又能最大限度地提高电网安全稳定性的抵御和穿越电网低电压故障的方法及其保护装置方案。最新研究成果相继在IEEE Transaction on Power Electronics, IEEE Transaction on Energy Conversion, 电工技术学报等国内外权威期刊或IEEE国际核心会议上发表，其中SCI收录四篇，EI收录六篇，得到了国内外同行的认可；申报国家发明专利2项，其中已获得授权一项，培养研究生毕业五人；研究成果达到了国际先进水平。