远距离大型DFIG风电场的低电压穿越问题研究

对基于双馈发电机(DFIG)的大型风电场，其低电压穿越(LVRT)问题目前尚未得到很好地解决；同时随着远距离大型风电场的高压直流(HVDC)并网技术的兴起，DFIG风电场的LVRT问题也呈现出一些新的特点。项目将针对这两方面问题展开研究：(1)项目从DFIG单机系统的LVRT问题出发，将其归结为一类非线性系统的动态控制问题。据此项目将提出新的控制方法并完成系统拓扑与相应控制器设计，然后通过仿真与实验进行验证；(2)应用单机系统研究成果，对"DFIG风电场-混合型HVDC并网系统"的LVRT问题进行研究。项目将首先建立系统动态模型，然后针对不同位置发生的故障，分别研究系统总体协调控制策略以及各变流器的具体控制方案，最后进行仿真验证。通过研究，可以提高大型风电场的并网可靠性，拓展多变量复杂非线性系统的建模与控制方法，也将有利于我国取得大型远距离风电场的HVDC并网技术的自主知识产权。

低压穿越（LVRT）问题是基于双馈发电机（DFIG）的远距离大型风电场目前亟待解决的并网关键问题。本项目主要从DFIG单机系统和DFIG风电场这两个层面对该问题进行了深入研究，主要研究成果为以下内容。. （1）为改善DFIG单机系统的LVRT，研制了一种用于系统LVRT实验的低压跌落发生器；设计了一种基于磁链跟踪的转子侧变流器LVRT控制策略；评估了转子侧变流器和crowbar电路的LVRT能力，提出一种转子crowbar设计方法；设计了一种可以用于提高DFIG的LVRT能力的双向级联式升降压变流器；. （2）为改善远距离风电场的DFIG风电场的LVRT，提出一种“双馈风电场--混合型高压直流输电系统”的拓扑结构，对系统进行建模分析，并设计了正常条件下以及电网故障时系统的协调控制策略。对一般风电场，设计了一种可以用于提高LVRT能力和调节瞬态有功、无功的级联式功率装置，提出一种基于负序电压注入的直流母线电压平衡控制策略。. 实验表明，上述研究成果的集成，将明显提高远距离大型DFIG风电场的LVRT能力。