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如减小同步机电磁转矩设定值, 这样会引起发电机的转速上升, 从而达到允许转速的暂时上升来储存风机部分输入能量, 这有效地减小了发电机的输出功率。如果故障不严重, 可以不采取变桨控制;一旦电机转速上升过多或不便用上升转速来储存能量可以直接采取变桨控制。变桨可从根本上减小风机的输入功率, 有利于电压跌落时的功率平衡。这种策略结合增加器件容量的方法可进一步提高穿越裕度。
对于更长时间的深度故障, 可以考虑采用额外电路单元储存或消耗多余能量。文献[7, 11 ] 给出两种外接电路单元实现LVRT 的方案, 如图3 所示。图3 (a) 为在DC2link 上接一个储能系统, 当检测直流电压过高则触发储能系统的IGBT , 转移多余的直流储能, 故障恢复后将所储存的能量馈入电网。图3 (b) 采用Buck 变换器, 直接用电阻消耗多余的DC2link 能量。
图3 两种用于PMSG 的LVRT 方案 Fig. 3 Two LVRT implemen ta tion s in PMSG
3. 3 DFIG 的LVRT 实现
与前两种机型相比,DF IG 在电压跌落期间面临的威胁最大。电压跌落出现的暂态转子过电流、过电压会损坏电力电子器件, 而电磁转矩的衰减也会导致转速的上升。
由于DC2link 会出现过、欠电压, 因此可以考虑与PM SG 一样在DC2link 上接储能系统, 以保持DC2link 电压稳定[ 7 ]。这种基于能量管理的控制方案主要是从维持ACöD CöA C 变流器直流母线电压的角度考虑问题, 没有直接涉及到双馈电机本身的LVRT 特性。
文献[18 ] 考虑定子磁化电流的动态过程, 建立精确模型及相应的控制策略来减小暂态过电流。通过在转子电压方程中加入补偿项实时修正模型中的动态量以达到补偿效果, 提高电压波动时的动态响应。而文献[19 ] 针对不对称故障引起的二次谐波设计了含有重复控制器的锁相环以滤除负序分量, 提高了LVRT 能力。文献[20 ] 指出故障过电流引起控制失败原因在于常规线性控制策略的局限性, 由此设计了一个非线性控制方案, 提高了LVRT 能力。
除此以外, 下面重点介绍几种典型的LVRT实现方案。
3. 3. 1 基于双馈电机定子电压动态补偿的控制策略
电网电压跌落时, 定子磁链中出现的直流分量和负序分量会在转子电路中感生出较大的电势, 频率分别为Xr 和Xs + Xr (Xs 为同步角速度, Xr 为转子角速度)。由于转子电路的漏感和电阻值较小, 较大的电势必然在转子电路中产生较大的电流。
为削弱定子磁链的变化对转子电路的影响, 可采用对磁链进行动态补偿控制的方案, 即通过控制发电机的漏磁链以抵消定子磁链中的暂态直流、负序分量对转子侧的影响[ 6, 21, 31 ]。定转子间磁链的关系如式(1) 所示:
