并且,针对风电场发生三相短路引起的电压跌落问题,为了故障电压的快速恢复,总装机容量在百万千瓦级规模及以上的风电场群,每个风电场在低电压穿越过程中应具有一定的动态无功支撑能力。我国风力资源丰富,风电装机容量偏小,并且常常处于电力系统末端,我国制定的风电低电压穿越标准相对欧美风电大国偏低,但符合我国的国情。
图1低电压穿越曲线
2LVRT技术方案(略)本文采用的是双馈异步风力发电系统(DFIG),如图2所示,风力机通过一个多级齿轮箱连接到风力机。DFIG的定子侧通过一个升压变压器直接连接到电网,转子侧通过三相交-直-交变频器实现交流励磁,并经升压变压器连接到电网,该变频器采用的是电压型PWM变频器,可分为转子侧变流器(RSC)和一个网侧变流器(GSC),二者由电容器连接。
其中RSC用于DFIG的运行控制,其控制效果直接影响DFIG的运行性能,而GSC主要是控制直流母线电压的恒定。为了减少风电场内部的功率损耗,二者均运行在恒功率运行模式,即稳态运行时与电网没有无功功率的交换。
该系统采用Crowbar电路保护转子侧变流器及直流母线卸荷电路DC-chopper联合保护的方式,实现风电场低电压穿越。在并网点并联动态无功补偿装置STATCOM,实现对风电场无功功率的连续迅速调节。
图2双馈风电系统接线图
图3主动型Crowbar电路
图4直流卸荷电路控制框图
图5STATCOM控制框图
3仿真分析本文使用Digsilent仿真软件对DFIG系统的低电压穿越能力展开研究,采用的是三机九节点系统,原系统的G3同步发电机组,由10台额定容量为双馈风电机组代替,不考虑风电场内部风机的接线形式,风电场通过升压变压器连接至电网。