按电网需要改进性能的采用双馈感应发电机系统的风力机组

摘要

经过二十多年深入研究与发展，目前风电工业已经成功地替换了80年代初期早已投入使用的3MW电机。但值得注意的是，业界已经认识到那些早期电机的基本电气原理是非常合理的。如今，依据包括不同容量的风力发电机（WTG）可靠的运行经验，和高性能电力电子器件的发展，那些最新的WTG提供着各种所需的先进的性能这些性能对于安全可靠的并网是必要的。过去WTG被直接连接到配电网络，如今风电工程与WTG的规模要求经过风场变电站直接连接到输电系统。由于这项发展，为组织变电站控制和WTG控制之间的控制功能的优化分配，要求整体考虑。双馈感应发电机系统（DFIG）的使用为实现更完善的解决方案提供了多种选择。DFIG系统的不同控制策略，对于WTG的有功和无功功率控制（转矩和速度分别的控制）进行优化，特别是对稳态工况。DFIG的反电动势的幅值和相角的动态控制具有优良的系统性能，要优于带有网侧并联同步电机的传统电力系统性能。此外，软硬件解决方案提高了由于电网故障造成的瞬时电压波动时DFIG系统的故障跨越能力（FRT）。而且，不对称电压状况能够通过风力发电机的正负序系统的独立控制来抵消。一个适合的DFIG的控制方案，不仅要考虑输电网络需要，也要保证WTG的机械系统的安全运行。峰值负载，尤其是在瞬态网络故障后电压恢复瞬间的峰值，在WTG设计阶段就必须仔细分析和重视。