直驱风机低电压穿越控制技术研究及实测验证

doi:10.11930/j.issn.1004-9649.2013.11.100.4

中国电力 ›› 2013, Vol. 46 ›› Issue (11): 100-104.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.2013.11.100.4

直驱风机低电压穿越控制技术研究及实测验证

郑翔宇^{1, 2}, 沈渭程¹, 李诚¹, 刘秀良¹, 李臻¹

1. 甘肃省电力公司电力科学研究院,甘肃兰州 730050; 2. 兰州理工大学能源与动力工程学院,甘肃兰州 730050

收稿日期:2013-07-16 出版日期:2013-11-23 发布日期:2015-12-10
作者简介:郑翔宇（1983—）,男,山东寿光人,硕士研究生,从事新能源并网技术研究。
基金资助:
国家电网公司科技项目（2012103017）

Research and Verification of LVRT Control Techniques for Direct-Drive Wind Turbines

ZHENG Xiang-yu^{1, 2}, SHEN Wei-cheng¹, LI Cheng¹, LIU Xiu-liang¹, LI Zhen¹

1. Gansu Electric Power Research Institute, Lanzhou 730050, China; 2. College of Energy and Power Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China

Received:2013-07-16 Online:2013-11-23 Published:2015-12-10

摘要/Abstract

摘要： 随着风电大规模接入电网,新的并网规范要求风力发电机组必须具有低电压穿越能力。针对直驱式风电机组,采用直流母线卸荷电阻限制电压跌落时变流器直流环节产生的过电压,并通过改进电流控制策略抑制变流器过电流,从而实现永磁同步发电机风电机组的低电压穿越运行。在网侧变流器数学模型的基础上进行了卸荷电阻的优化设计,提出了电网电压跌落故障时网侧变流器的改进电流控制策略,最后在1.5 MW级永磁同步发电机风电机组上进行现场低电压穿越能力测试,实测验证了所提出方法的正确性。

关键词: 风力发电, 低电压穿越, 控制策略, 测试, 直驱永磁同步发电机, 卸荷电阻

Abstract: With large-scale wind power integration in the power grid, the new grid codes for wind power integration require the wind turbines to have the capability of low voltage ride through(LVRT). For direct-drive wind turbine units, the DC bus chopper resistance is applied to limit the over-voltage in the current transformer when voltage falls, and an improved current control strategy is adopted to restrain the over-current. In this way, the LVRT operation of a permanent magnet synchronous generator (PMSG) is achieved. In this paper, the design of the chopper resistance is optimized based on the mathematic model of the grid side converter (GSC) and an improved current control strategy is proposed to regulate the over current of the GSC under grid voltage drop. In the end, the LVRT capability is tested on a 1.5 MW permanent magnet synchronous generator wind turbine to validate the correctness of the proposed design techniques.

Key words: wind power, low voltage ride through, control strategy, testing, direct-drive permanent magnet synchronous generator, chopper resistance

中图分类号:

TM614

郑翔宇, 沈渭程, 李诚, 刘秀良, 李臻. 直驱风机低电压穿越控制技术研究及实测验证[J]. 中国电力, 2013, 46(11): 100-104.

ZHENG Xiang-yu, SHEN Wei-cheng, LI Cheng, LIU Xiu-liang, LI Zhen. Research and Verification of LVRT Control Techniques for Direct-Drive Wind Turbines[J]. Electric Power, 2013, 46(11): 100-104.

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: https://www.electricpower.com.cn/CN/10.11930/j.issn.1004-9649.2013.11.100.4

https://www.electricpower.com.cn/CN/Y2013/V46/I11/100

参考文献

[1] TANG Y, XU L. A flexible active and reactive power control strategy for a variable speed constant frequency generating system[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 1996, 10(4): 472-478.
[2] CHEN Y C, PILLAY P, KHAN A. PM wind generator topologies[J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 2005, 41(6): 1619-1626.
[3] 刘其辉,贺益康,赵仁德. 变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制[J]. 电力系统自动化,2003,27（20）：62-67.
LIU Qi-hui, HE Yi-kang, ZHAO Ren-de. The maximal wind energy tracing control of a variable-speed constant-frequency wind-power generation system[J]. Automation of Electric Power Systems, 2003, 27(20): 62-67.
[4] LI W, ABBEY C, JOOS G. Control and performance of wind turbine generators based on permanent magnet synchronous machines feeding a diode rectifier[C]//Power Electronics Specialists Conference, PESC 06, 37th IEEE, 2006: 1-6.
[5] TSILI M, PAPATHANASSIOU S. A review of grid code technical requirements for wind farms[J]. Renewable Power Generation, IET, 2009, 3(3): 308-332.
[6] GB/T 19963—2011 风电场接入电力系统技术规定[S].
[7] 李明东. 风电场实现低电压穿越技术改造方案[J]. 中国电力,2011,44（6）：48-51.
LI Ming-dong. Reform plan of wind farm low voltage ride-through technology [J]. Electric Power, 2011, 44(6): 48-51.
[8] 贺益康,周鹏. 变速恒频双馈异步风力发电系统低电压穿越技术综述[J]. 电工技术学报,2009,24（9）：140-146.
HE Yi-kang, ZHOU Peng. Overview of the low voltage ride- through technology for variable speed constant frequency doubly fed wind power generation systems[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2009, 24(9): 140-146.
[9] 张兴,张龙云,杨淑英,等. 风力发电低电压穿越技术综述[J]. 电力系统及其自动化学报,2008,20（2）：1-8.
ZHANG Xing, ZHANG Long-yun, YANG Shu-ying, et al . Low voltage ride-through technologiesin wind turbine generation[J].Proceedings of EPSA, 2008, 20(2): 1-8.
[10] 梁亮,李建林,许洪华. 双馈感应式风力发电系统低电压穿越研究[J]. 电力电子技术,2008,42（3）：19-21.
LIANG Liang, LI Jian-lin, XU Hong-hua. Research on low voltage ride through of double-fed inductive generator wind power system [J]. Power Electronics, 2008, 42(3): 19-21.
[11] 刘胜文,包广清,范少伟,等. 兆瓦级直驱永磁风力发电系统低电压穿越研究[J]. 中国电力,2011,44（2）：69-73.
LIU Sheng-wen, BAO Guang-qing, FAN Shao-wei, et al . LVRT of a MW-level wind turbine unit with a direct-driven permanent magnet synchronous generator[J]. Electric Power, 2011, 44(2): 69-73.
[12] HANSEN A D, MICHALKE G. Fault ride-through capability of DFIG wind turbines[J]. Renewable Energy, 2007, 32(9): 1594-1610.
[13] 赵兴勇.直驱永磁同步风力发电机组低电压穿越控制策略[J].中国电力,2011,44（5）：74-77.
ZHAO Xing-yong. Control strategies for low voltage ride-through of a direct-driven wind turbine unit with a permanent magnet synchronous generator [J]. Electric Power, 2011, 44(5): 74-77.
[14] 师毓佳,王斌,少玉婷,等. 基于PLC的风电机组仿真系统[J]. 中国电力,2012,45（7）：68-72.
SHI Yu-jia, WANG Bin, SHAO Yu-ting, et al . A PLC-based wind turbine simulation system [J]. Electric Power, 2012, 45(7):68-72.
[15] 邓秋玲,黄守道,肖磊. 电网故障下直驱风电系统网侧变流器控制[J]. 中国电力,2011,44（8）：62-67.
DENG Qiu-ling, HUANG Shou-dao, XIAO Lei. Grid-side converter control of a direct-drive wind power generation system under grid faults [J]. Electric Power, 2011, 44(8): 62-67.
[16] SONG H S, NAM K. Dual current control scheme for PWM converter under unbalanced input voltage conditions[J]. IEEE Trans. Ind. Electron., 1999, 46(5): 953-959.
[17] HU J, HE Y. Modeling and control of grid-connected voltage- sourced converters under generalized unbalanced operation conditions[J]. IEEE Trans. Energy Convers., 2008, 23(3): 903-913.

直驱风机低电压穿越控制技术研究及实测验证

Research and Verification of LVRT Control Techniques for Direct-Drive Wind Turbines

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

[1]	刘清泉, 杨鹏, 李铁成, 王献志, 文明浩. 应对继电保护多场景的数字仿真测试方法[J]. 中国电力, 2025, 58(2): 118-125.
[2]	柳丹, 江克证, 康逸群, 冀肖彤, 徐韫钰, 刘芳. 弱电网下新能源逆变器自同步电压源低电压穿越控制方法[J]. 中国电力, 2024, 57(7): 21-29.
[3]	万明元, 任鑫, 王渡, 金亚飞, 王志刚, 王廷举, 杨昌宏, 刘昊坤. 100 MW级联式S-CO₂循环动态特性研究[J]. 中国电力, 2024, 57(12): 169-177.
[4]	程诺, 陈大才, 陈雪, 阮筱菲, 韦舒清, 韩哲宇. 计及联络开关投切的有源配网电流速断保护定值优化方案[J]. 中国电力, 2024, 57(10): 90-101.
[5]	戴志辉, 柳梅元, 韦舒清, 朱卫平, 王文卓. 基于超导磁储能的光伏场站送出线路距离保护[J]. 中国电力, 2024, 57(10): 102-114.
[6]	冯宝成, 金震, 侯炜, 徐光福. 花瓣型配电网区域备自投系统控制策略优化研究及应用[J]. 中国电力, 2024, 57(1): 244-254.
[7]	叶远波, 章昊, 王同文, 王志华, 陈勇. 基于边缘物联的电力系统二次继保设备测试管控技术[J]. 中国电力, 2023, 56(7): 156-162,174.
[8]	石文喆, 李冰洁, 尤培培, 张泠. 基于深度强化学习的建筑能源系统优化策略[J]. 中国电力, 2023, 56(6): 114-122.
[9]	梁伟, 吴林林, 赖启平, 李东晟, 徐曼, 沈沉. 风电直流送出系统送端交流故障下风机过电压研究[J]. 中国电力, 2023, 56(4): 28-37.
[10]	周文俊, 曹毅, 李杰, 金涛, 陈文剑, 周霞. 考虑风电场调控裕度的风火打捆直流外送系统无功电压紧急控制策略[J]. 中国电力, 2023, 56(4): 77-87.
[11]	张业茂, 李妮, 周翠娟, 鲁浩男. 750 kV高海拔交流输电线路无线电干扰测试数据分析[J]. 中国电力, 2023, 56(2): 77-85.
[12]	王霄鹤, 杨海超, 宋爽, 杨玉新, 殷贵, 王克. 海上风电场经66 kV海缆送出系统过电压机理[J]. 中国电力, 2023, 56(11): 29-37, 48.
[13]	陈子含, 滕伟, 胥学峰, 丁显, 柳亦兵. 基于图卷积网络和风速差分拟合的中长期风功率预测[J]. 中国电力, 2023, 56(10): 96-105.
[14]	陈培育, 崇志强, 李树青, 郗晓光, 李振斌, 王慧媛. 基于二级聚集式的端对端电力交易控制策略[J]. 中国电力, 2022, 55(9): 64-69.
[15]	李海涛, 刘北阳, 滕文涛, 李宽, 刘东超, 须雷. 基于可变合闸角的变压器励磁涌流抑制方法[J]. 中国电力, 2022, 55(9): 70-78.

模态框（Modal）标题

直驱风机低电压穿越控制技术研究及实测验证

Research and Verification of LVRT Control Techniques for Direct-Drive Wind Turbines

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics