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摘要：本文先分析和设计了网侧变流器与机侧换流器的控制策略，并在PSCAD仿真平台对双馈风力发电机组进行建模与仿真，通过设定故障仿真和给定的参数，验证可知，在线路首端发生三相短路故障以后，有功功率和无功功率迅速减小，并且发生功率倒流现象，电网的功率流向故障点，短路电流很大。
关键词：双馈风机；控制策略；仿真建模
1 概述
双馈风力发电机在风力发电中应用广泛，目前针对其控制策略的研究主要集中在有功和无功的解耦控制、低电压穿越等。普遍采用的双馈变速恒频风电机组的建模及控制目标中，网侧换流器控制主要实现以下目标[1]： （1）维持直流侧电压Udc稳定，不受转子侧功率的数值和方向的影响；（2）保持交流侧电流的正弦波形；（3）保持交流侧功率因数为1。机侧换流器设计目标是：DFIG变速风电机组不仅可以变速运行，而且可以实现定子绕组的有功和无功解耦控制和机端电压控制。本文在PSCAD中搭建DFIG的模型，详细分析了机侧和网侧换流器控制策略，并且对线路首端出现故障进行了仿真。
2 网侧变流器控制策略设计
根据瞬时功率理论的定义，dq坐标系下网侧变流器的功率表达式为：
4 仿真及总结
仿真参数设定值如下，双馈发电机参数：DFIG额定容量为200MVA，额定电压13.8kV，额定频率50HZ，励磁电感为4.362pu，定子电阻为0.0068pu，漏感为0.068pu，转子电阻为0.0084pu，漏感为0.0672pu。直流侧电容9000uF，直流侧电压25kV。
风机参数：额定功率2MW，风能利用系数0.28，叶片半径40米，空气密度1.225kg/m3，额定风速10.8m/s。
双馈电机输出侧电压、电流、有功功率、无功功率、风机风速变化如图3所示。输出电压为13.8kV，有功功率为100MW，无功功率为0。在3s时，线路首段发生三相短路故障。
利用上述的控制方法实现了有功功率和无功功率的解耦，实现了DFIG单位功率因数运行（无功功率为0）。通过波形图可知，在线路首端发生三相短路故障以后，有功功率和无功功率迅速减小，并且发生功率倒流现象，电网的功率流向故障点，短路电流很大。
参考文献
[1] 刘晋. 双馈风力发电系统控制策略研究[D]. 北京: 华北电力大学,2014.
[2] 刘新宇, 白珂. 双馈异步风力发电机网侧换流器控制策略研究[J]. 技术与市场, 2015, 22(12): 7-10.
[3] 许琤, 王辉, 谭健. 双馈风力发电机系统有功和无功功率的解耦控制[J]. 变流技术与电力牵引, 2007, (06): 49-52.
[4] 高一丹, 张步涵. 并网双馈风力发电机组的建模与仿真[J]. 湖北工业大学学报, 2010, 25(01): 75-80.
论文作者:张琳1,张帆2,段春明2,李百灵3
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/10
标签：功率论文; 策略论文; 故障论文; 变流器论文; 电压论文; 建模论文; 北京论文; 《电力设备》2017年第36期论文;