1、 第 33 卷 第 15 期 中 国 电 机 工 程 学 报 Vol.33 No.15 May 25, 2013 2013 年 5 月 25 日 Proceedings of the CSEE 2013 Chin.Soc.for Elec.Eng. 109 文章编号：0258-8013 (2013) 15-0109-10 中图分类号：TM 74 文献标志码：A 学科分类号：47040 电网电压不对称骤升下双馈风力发电机 改进控制策略 谢震，张兴，杨淑英，宋海华，曲庭余，石权利 (合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽省 合肥市 230009) An Improved Control Strat
2、egy for Doubly Fed Induction Wind Generators Under Unbalanced Grid Voltage Swell XIE Zhen, ZHANG Xing, YANG Shuying, SONG Haihua, QU Tingyu, SHI Quanli (School of Electrical Engineering and Automation, Hefei University of Technology, Heifei 230009, Anhui Province, China) ABSTRACT: Grid voltage unsym
3、metrical swell will cause transient DC flux components and negative sequence components in the doubly fed induction generator (DFIG) stator windings, which will create more serious stator and rotor current and torque oscillations even than voltage dips. This paper analyzed the dynamic behavior of DF
4、IG during unsymmetrical voltage swell. The improved double synchronous reference frame control strategy based on the active resistance manages effective to suppress unbalance of the stator current, the rotor current control structure based on active resistance can suppress the rotor current and torq
5、ue oscillation, the stator negative sequence current control structure based on active resistance can shorten oscillation transient time of the stator negative sequence current component during the unsymmetrical voltage swell, This paper proposed an improved SRF control strategy to enhance its high
6、voltage ride through capability. This improved method was verified by Simulation and experimental results. KEY WORDS: doubly fed induction generator (DFIG); active resistance; unsymmetrical voltage swell; high voltage ride through (HVRT) 摘要： 双馈风力发电机在电网电压不对称骤升时， 定子磁链中不仅会产生暂态直流分量， 而且还会产生负序分量。 为了抑制电网电压
7、不对称骤升造成的定子电流不平衡， 分析了电网电压不对称骤升下双馈发电机的电磁过渡过程， 在采用基于双同步旋转坐标(synchronous reference frame，SRF)的转 基金项目：国家自然科学基金项目(51277050，51077034)；国家科技支撑计划(2011BAA07B05)；国家青年科学基金项目(51107025)；安徽省高校自然科学研究项目(2011AJZR0063)。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51277050, 51077034); National Key
8、 Technology R&D Program (2011BAA07B05); Project Supported by Scientific Funds for Young Scientists of China (51107025); Project Supported by Natural Science Research Project of Anhui Province College (2011AJZR0063). 子变流器控制策略基础上， 提出基于有源阻尼的转子变流器的双 SRF 改进控制策略，为提高电网电压不对称骤升时控制性能， 在转子负序电流内环中引入虚拟电阻， 有效抑制转子
9、负序电流和电磁转矩的振荡； 而在定子负序电流外环中引入有源阻尼， 加快电网电压不对称骤升时对定子负序电流抑制的过渡过程， 提高了系统动态响应的能力， 可增强不对称电网电压骤升下双馈风力发电机不间断运行能力， 最后通过仿真和实验验证了改进策略的可行性和有效性。 关键词：双馈风力发电机；有源阻尼；不对称骤升；高电压过渡 0 引言 当电网电压发生不对称骤升时，其暂态过程也会对双馈发电机1-12的定、转子形成强烈的电流、电压冲击，给发电机的正常运行造成影响，如损耗增大、发热增多、转矩脉动以及由于转矩脉动所引起的齿轮箱和机械传动轴的疲劳损耗、无功功率脉动等，如果不采取相应的控制措施这些不对称影响会进一步
10、恶化电网电压，国家电网公司已颁布风电场接入电网技术规定13， 明确要求当风电场并网点的负序电压不平衡度达 2%、短时达 4%情况下，风电机组应能持续不脱网正常运行。而在电力系统中，除了稳态不对称故障以外，还包括暂态的不对称故障，会引起更严重的不平衡电网电压，造成变流器的过电流或直流母线电压过高，对变流器的安全造成极大的威胁。 尽管近年来双馈风力发电机低电压过渡(low voltage ride through，LVRT)技术得到了长足发展，并涌现了大量研究成果。但针对电网电压骤升的高电压过渡问题，目前的研究报道尚较为鲜见。而针110 中 国 电 机 工 程 学 报 第 33 卷 对电网电压不对
11、称的控制策略包括：文献10提出一种典型的正、负序双 d-q 电流控制方案，其基本方法是将不对称系统分解成正、负序对称分量再实行各自的 d-q 轴解耦控制。 文献4-11提出了一种在两相定子静止坐标系中实施的比例-谐振电流控制方案，以实现对 DFIG 转子电流无需正、负序分解的统一调节，增强不平衡电网电压故障下 DFIG 风力发电机系统的不间断运行能力。文献12提出电网电压不平衡下采用串联网侧变换器与并联网侧变换器的协调控制策略，可实现总输出有功功率或无功功率无二倍频波动或无负序电流注入电网的不同运行功能。以上控制策略主要关注于稳态的不平衡电网电压故障。而高电压过渡技术方案主要有： 文献14提出
12、了基于虚拟阻抗的改进控制策略，抑制电网电压骤升故障所造成的转子电流振荡，减小了 HVRT 过程中电磁转矩的振荡对系统的影响。文献15对电网电压对称骤升下双馈发电机的电磁过渡过程进行了详细的分析。文献16提出正常运行下采用 PI 控制， 在电网电压骤升时切换至矢量滞环控制的策略。文献17采用一种转子变阻尼的控制策略，但是并没有解决电网电压不对称骤升时的双馈发电机的控制问题。目前较多的解决方案是在电 网 电 压 骤 升 时 采 用 静 止 同 步 无 功 补 偿 器(StatCom) 和 动 态 电 压 恢 复 器 (dynamic voltage restorer，DVR)的方案18-19，以及
13、在变流器直流侧增加 chopper 电路，抑制电网电压故障而引起的变流器直流侧电压上升20， 以上方案仅给出了电网电压对称骤升时变流器控制策略，尚未见其针对电网电压不对称骤升时控制策略的相关研究。 本文首先对双馈发电机在电网电压不对称骤升下的电磁暂态过程进行了分析，在采用双同步旋转坐标(synchronous reference frame，SRF)控制策略的基础上，在转子负序电流内环的控制中引入虚拟电阻，抑制电网电压不对称骤升时发电机转子侧电流振荡，在定子负序电流外环控制中引入有源阻尼，提高了电网电压不对称骤升时定子电流不平衡控制的动态响应。最后通过仿真和实验验证了该改进策略的可行性。 1
14、电网电压不对称骤升下双馈发电机暂态分析 1.1 单相电网电压跌落、两相电网电压骤升时DFIG 暂态分析 设电网发生单相短路故障后， 假设 A 相电压跌落幅度为 m，B、C 两相电压骤升幅度为 p。 由对称理论可以得出相应的正序、负序和零序分量为 2se1222se0se11(1)13(1)111mUUUp UUp U se221131mpUmpmp (1) 正序电压分量产生的磁链方向为同步旋转方向，而负序电压分量产生的磁链方向与正序分量相反，定子的强制磁链由正序电压分量和负序电压分量共同决定，忽略发电机的定子电阻，由正序和负序电压分量产生的定子磁链分别为 sjses1s(22 )e3jtmp
15、U (2) sjses2s(1)e3jtmp U (3) 若电网电压在t0kTs/2时刻发生故障， 则正序磁链分量和负序磁链分量在同一条直线上，方向一致，此时2个磁链的和最大。 正序分量、负序分量产生的磁链和自由磁链均会对转子电压产生影响，总的转子电压由3部分 组成： rr1r2rnUUUU (4) 式中Ur1、Ur2、Urn分别为强制磁链的正序分量、负序分量和自由磁链感应的转子电压分量。 sjsemr1s(22 )e3tmp ULUsL (5) sjsemr2s(1)(2)e3tmp ULUsL (6) smrses(1)etnLUs pUL (7) 定子磁链为 sjsess(22 )e3j
16、tmp U ssjsesess(1)ee3jjttmp UpU (8) 若t0kTs/4时，定子磁链以及相应的转子电 压为 第 15 期 谢震等：电网电压不对称骤升下双馈风力发电机改进控制策略 111 ssjjsesesss(22 )(1)ee3j3jttmp Ump U sses(22)e3jtmp U (9) sjsesemmrss(2 2 )(1)e(2)33tmp Ump ULLUssLL ssjmses22e(1)e3ttLmpsUL (10) 1.2 单相电网电压骤升、两相电网电压不变时DFIG 暂态分析 电网发生单相短路故障后， 假设A相电压骤升幅度为p，B、C两相电压不变，则相
17、应的正序、负序和零序分量分别为 2se1222sese0se(1)1311133111p UUpUUpUUpU (11) 可以得出 sjses1s(3)e3jtp U (12) sjses2se3jtpU (13) 若电网电压在t0kTs/2时刻发生故障， 则正序磁链分量和负序磁链分量在同一条直线上，方向一致，此时两个磁链的和最大，从而自由磁链为零，即磁链直接进入稳态。 ssjjsesesss(3)ee3j3jttp UpU (14) 当电网电压在t0kTs/4时刻发生单相对地故障情况时，由于正序磁链与负序磁链在一条直线上且方向相反，他们的和最小，则此时的自由磁链分量最大，总的定子磁链为 ss
18、sjjsesesessss(3)2eee3j3j3jtttp UpUpU(15) 强制磁链感应的转子开路电压为 sjsemr1s(3)e3tp ULUsL (16) sjsemr2s(2)e3tpULUsL (17) 若电网电压在t0kTs/2时刻发生故障时， 对应的转子电压为 ssjjsesemmrss(3)e(2)e33ttp UpULLUssLL (18) 若电网电压在t0kTs/4时刻发生故障时， 则此时的自由磁链分量最大，自由磁链所对应转子电压近似为 smrses2(1)e3tnLpUsUL (19) 所对应的转子电压为 ssjjsesemmrss(3)e(2)e33ttp UpUL
19、LUssLL smses2(1)e3tLpsUL (20) 2 基于有源阻尼的双馈发电机 HVRT 控制策略 2.1 基于双 SRF 控制系统设计 正序SRF中，双馈发电机的数学模型为 pppsssmrppprmsrrppppsssss0spppprsrrs0rrdjddj()dqdqdqdqdqdqdqdqdqdqdqdqdqdqdL IL IL IL IUR ItUR It (21) 而在负序SRF中，双馈发电机数学模型为 nnnsssmrnnnrmsrrnnnnsssss0snnnnrsrrs0rrdjddj()dqdqdqdqdqdqdqdqdqdqdqdqdqdqdL IL IL I
20、L IUR ItUR It (22) 双SRF控制是依据对称分量法， 根据双馈发电机在正SRF中的数学模型和在负SRF中的数学模型，分别在正SRF和负SRF中对转子电流的正序量irpd、irpq和负序量irnd、irnq进行控制，其中转子电流的正序量irpd、irpq的参考值由双馈发电机平均有功功率和平均无功功率的控制作用进行设定，而转子电流负序量irnd、irnq则由相应的不平衡控制目标进行 设定。 对正同步旋转坐标系(dpqp)和负同步旋转坐标系(dnqn)，分别采用正序定子电压矢量定向和负序定子电压矢量定向，则有 ppnnsssspnss,00qqdduuuuuu (23) 112 中
21、国 电 机 工 程 学 报 第 33 卷 由双馈发电机在正SRF中的磁链模型和在负SRF中的磁链模型可得 pppmssrssnnnmssrss11qdqdqdqdqdqdLIILLLIILL (24) 当转子电流的正序量irpq和irpd分别用作定子侧有功功率的平均值和无功功率的平均值控制时，则可以通过对转子电流的负序量irnd和irnq的控制，以实现对定子电流负序分量的控制。 根据双馈发电机在正SRF中的电压表达式可对坐标系dpqp中的控制进行设计。令PI调节器的输出控制转子电压方程式中转子电流的动态项，可得dpqp坐标系中转子电压的控制方程为 p*p*ppirIrirPrrr cp*p*p
22、pirIrirPrrr c()()()()qqqqddddKuKiiusKuKiius (25) 其中， PPPPsmmr cssrssss2Pms0rrrs2PPPPsmmr csrss0rrrsss()()()() ()()qqddddqqRLLuuLLLLLiLRLLuLiLLL (26) 同理， 可根据负序SRF中转子电压表达式可对坐标系dnqn中的控制进行设计， 采用同样的控制规律，可得坐标系dnqn中转子电压的控制方程为 n*n*nnirIrirPrrr cn*n*nnirIrirPrrr c()()()()qqqqddddKuKiiusKuKiius (27) 其中， nnnns
23、mmr cssrssss2nms0rrrs2nnnnsmmr csrss0rrrsss()()()() ()()qqddddqqRLLuuLLLLLiLRLLuLiLLL (28) 2.2 基于有源阻尼的双 SRF 控制系统设计 2.2.1 转子负序电流内环设计 图1为基于有源阻尼的双SRF控制系统。 0PI0PIDCDFIGR2R2irabcnsdinsqin*rdin*rqiPIPIR1R1nrdinrqi2r2snsrp*rdip*rqiPIPIprdiprqi2r2sp*rdup*rqupsr*ru*ruSVPWMa b c3s2rpsrirabc3s2rnsrprdiprqinrdi
24、nrqiisabc3s2rpsisabc3s2rnspsdipsqinsdinsqiirabcrA B Cisabcusabc 图 1 基于有源阻尼的双 SRF 控制结构 Fig. 1 Block diagram of the DFIG control system based on active resistance 为了更好的抑制电网电压不对称骤升时引起的转子侧负序电流的振荡，在转子侧负序电流内环反馈中引入虚拟电阻，其控制结构如图2所示。 Edq n*rdqinrdqi nr( )dqKsKd G(s) R1 图 2 转子负序电流内环控制结构 Fig. 2 Block diagram of
25、 the negative sequence current control system 转子负序电流环被控对象的传递函数G(s)可简化为 22rrsms1( )/G sL sRR LL (29) 引入虚拟电阻后双馈发电机转子负序电流内环被控对象的传递函数为 d22rrsms1d( )/KG sL sRR LLR K (30) 通过对比式(29)和(30)可以看出， 引入虚拟电阻后转子负序电流内环被控对象的惯性得以减小。 引入虚拟电阻前，转子负序电流内环控制系统的扰动传递函数为 r22rsmsrcdd( )( )/()()ndqdqissEsRR LLLsKsKK (31) 式中Kc为电流内
26、环带宽。 引入虚拟电阻后，转子负序电流内环的扰动传第 15 期 谢震等：电网电压不对称骤升下双馈风力发电机改进控制策略 113 递函数为 r22rsmsrc1dd( )( )/()(ndqdqissEsRR LLLsKsRKK） (32) 通过调节虚拟电阻的大小可以改变转子负序电流内环对电网电压扰动的动态响应。 2.2.2 定子负序电流外环设计 图3为引入有源阻尼的定子负序电流外环控制系统框图，由2.2.1节可得转子电流内环等效传递函数为kc/(skc)，则引入有源阻尼的定子负序电流外环可简化为图4所示。 sis* is ir* ir ismsLLGis(s) Gir(s) Gis(s)T(s
27、) G(s) R1 R2 1/Ls 图 3 引入有源阻尼的定子负序电流外环控制结构 Fig. 3 Block diagram of the stator negative current control system based on active resistance s 2(1)KssR2 is* ccKSKmsLLis 1/Ls 图 4 引入有源阻尼的定子负序电流外环简化结构 Fig. 4 Block diagram of the stator negative current control 由图4可得，未加入有源阻尼的定子负序电流外环传递函数为 ncmis2scsncmncm(1)(
28、 )()K K LsGsL sK LK K LsK K L (33) 加入有源阻尼的定子负序电流外环传递函 数为 nc mis2sc snc mc m2nc m(1)( )()K K LsG sL sK LK K LK LR s K K L(34) 图5(a)为引入有源阻尼前后定子负序电流外环的伯德图，图5(b)为引入有源阻尼前后定子负序电流外环的阶跃响应，由图5可以发现加入有源阻尼后定子负序电流开环的幅值裕度和相角裕度都有所增加，系统的稳定性加强；加入有源阻尼后定子负序电流给定阶跃响应的超调量减小，调节时间 缩短。 f/(rad/s) (a) 外环伯德图 相位/() 120101110102
29、104 105103 10090幅值/dB 40202060040未加阻尼 加入阻尼加入阻尼 未加阻尼 t/ms (b) 外环阶跃响应 幅值/dB 0.00.000.20.61.41.00.10 0.20 0.250.40.81.20.050.15 未加阻尼 加入阻尼 图 5 引入有源阻尼前后定子负序电流外环 伯德图和阶跃响应 Fig. 5 Bode graph and step response of the stator negative current control 由图4可得，未加入有源阻尼的定子负序电流外环扰动函数为 c2sscncmncm()( )()is sKGsL sL KK
30、 K LsK K L (35) 加入有源阻尼的定子负序电流外环扰动函数为 c2sscncm2c mncm()( )()is s KG sL sLKK K LR K Ls K K L(36) 由扰动通道的特征方程得 scncm2cmncm2L KK K LR K LK K L (37) 则有源阻尼系数为 ncmsscncm2cm2K K L LL KK K LRK L (38) 图6(a)为加入有源阻尼前后定子负序电流外环扰动函数的伯德图，图6(b)为加入有源阻尼前后定114 中 国 电 机 工 程 学 报 第 33 卷 子负序电流外环扰动函数的阶跃响应，由图6可以发现加入有源阻尼后，谐振峰值较
31、未加入阻尼时减小；扰动通道的阶跃响应说明加入阻尼后，系统的响应时间缩短了，并且加快了调节时间，系统的超调量得到了明显地抑制；由此可以看出加入有源阻尼后，能够很好的抵抗电网电压不对称骤升扰动。 f/(rad/s) (a) 扰动函数伯德图 相位/() 0101 45102 104 105103 90135幅值/dB 2020400未加阻尼 加入阻尼 加入阻尼 未加阻尼 t/ms (b) 扰动函数阶跃响应 幅值/dB 100.001050900.10 0.20 0.2530700.050.15 未加阻尼加入阻尼 图 6 引入有源阻尼前后定子负序电流外环 扰动函数伯德图和阶跃响应 Fig. 6 Bod
32、e graph Step response of the stator negative current disturb transfer function 引入定子负序电流外环有源阻尼后，双馈风力发电机定子磁链和定子电流负序分量状态方程为 sssssssmsssmrsrirPirPisPa2slrrs2smmsmsmsssmrrsslrrirPirPisPa22msmms0000()()()()ddqdqRpRpL RLLLLRKKKRLL piLLLLLLL RLLLL piLRKKKRLLLLL sssqdqii *TmmsirPisP ssirPisPsss0qqqsddLLUKKiU
33、KKiULL (39) 图7为引入有源阻尼后的定子负序电流特征值的实部。由图7可以看出，随着双馈风力发电机定子负序电流外环有源阻尼系数的增加，定子电流负序分量特征值的实部逐渐变大，远离虚轴，这表明双馈风力发电机定子负序电流控制的阻尼变大，动态响应加快。 定子负序电流外环有源阻尼系数 实部绝对值 0.00 0.51.02.52.04 8 121.5 图 7 引入有源阻尼后定子负序电流特征值实部 Fig. 7 Stator negative current control eigenvalue based on active resistance 3 仿真分析与实验结果 本文在Matlab/Sim
34、ulink平台上构建了2MW双馈风力发电系统仿真模型，验证所提改进控制策 略的有效性。仿真所用的双馈发电机的参数如表1所示。 表 1 2 MW 双馈发电机主要参数 Tab. 1 Parameters of 2 MW DFIG 参数 数值 参数 数值 定子自感/mH 12.5 定子额定电压/V 690 转子自感/mH 12.6 定子额定电流/A 1400 互感/mH 12.3 转子开路电压/V 2000 定子电阻/m 4.3 转子额定电流/A 550 转子电阻/m 4.1 图8(a)、(b)给出了电网电压单相骤升幅度为1.3pu、故障持续时间为500ms，转子侧变流器分别采用双SRF控制、 基于
35、有源阻尼的不对称控制时的定子三相电流、转子三相电流、定子功率和电磁转矩波形的对比。由图8(a)、(b)可以看出，采用双第 15 期 谢震等：电网电压不对称骤升下双馈风力发电机改进控制策略 115 SRF控制，当电网电压单相不对称骤升时，虽然对定子负序电流能起到抑制作用，但是过渡过程较长，而采用基于有源阻尼的不对称控制时，不仅对定子负序电流有抑制的作用，而且缩短了过渡过程，加快了响应速度。当电网电压单相不对称骤升时，采用基于有源阻尼的不对称控制的定子有功功率、 无功功率和电磁转矩的振荡比采用双SRF控制要小。 t/s (a) 双 SRF 控制 Te/pu 1.51.2 0.50.51.5 1.8
36、 2.1Qs/pu 1.50.50.5Ps/pu 1.50.50.5Isabc/ pu 101Irabc/ pu 202Usabc/ pu 202 t/s (b) 基于有源阻尼的双 SRF 控制 Te/pu 1.51.2 0.50.51.5 1.8 2.1Qs/pu 1.50.50.5Ps/pu 1.50.50.5Isabc/ pu 101Irabc/ pu 202Usabc/ pu 202 图 8 电网电压不对称骤升时，有无有源阻尼定、转子电流和定子功率、电磁转矩对比 Fig. 8 Transient behavior of DFIG with and without active resi
37、stance 图9、10为电网电压单相骤升幅度为1.3pu、故障持续时间500ms，转子侧变流器分别采用双SRF控制、基于有源阻尼的不对称控制的定、转子正负序dq轴电流的对比。由图9、10可以看出，当电网电压单相不对称骤升时，采用基于有源阻尼的不对称控制对转子负序dq轴电流的峰值抑制效果相比采用双SRF控制更明显，并且缩短了定、转子负序dq轴电流的振荡过程。 为了实验验证所提控制策略，搭建了11kW双 t/s (a) 双SRF控制 0.21.20.01.51.8 2.1isd/pu 0.20.30.20.1isq/pu 0.00.10.0isq/pu 0.10.40.2isd/pu 0.0 t
38、/s (b) 基于有源阻尼的双SRF控制 0.21.20.01.51.8 2.1isd/pu 0.20.30.20.1isq/pu 0.00.10.0isq/pu 0.10.40.2isd/pu 0.0 图 9 定子 dq 轴正负序电流对比 Fig. 9 dq axis positive and negative current of the stator t/s (a) 双SRF控制 0.21.20.01.51.8 2.1ird/pu 0.20.00.20.3irq/pu 0.40.10.0irq/pu 0.10.20.4ird/pu0.5 t/s (b) 基于有源阻尼的双SRF控制 0.2
39、1.20.01.51.8 2.1ird/pu0.20.10.20.3irq/pu 0.40.10.0irq/pu0.10.20.3ird/pu 0.50.4 图 10 定、转子 dq 轴正负序电流对比 Fig. 10 dq axis positive and negative current of the rotor 馈风力发电系统实验平台，所用双馈发电机参数如表2所示。 图1113为电网电压单相骤升1.3 pu、故障 116 中 国 电 机 工 程 学 报 第 33 卷 表 2 11 kW 双馈发电机主要参数 Tab. 2 Parameters of 11 kW DFIG 参数 数值 参数
40、数值 定子自感/mH 1.323 定子额定电压/V 380 转子自感/mH 1.781 定子额定电流/A 17.6 互感/mH 67.6 转子开路电压/V 858 定子电阻/m 285.8 转子额定电流/A 8.1 转子电阻/m 298.3 持续时间100 ms， 分别采用常规控制、 基于双SRF控制、基于有源阻尼的双SRF控制情况下，双馈发电机运行于次同步、同步以及超同步时的定、转子三相电流。可以看出，在电网电压不对称骤升时相比常规控制，采用双SRF控制对定子负序电流具有一定的抑制作用，但过渡过程较长，而采用基于有源阻尼的双SRF控制时，不仅对定子负序电流具有抑制作用，并且缩短了过渡过程时间
41、，并且对电网电压不对称骤升时转子电流的振荡抑制效果最好。 t(50ms/格) (a) 常规控制 isabc(15A/格) Usabc(300V/格) irabc(10A/格) t(50ms/格) (b) 双SRF控制 isabc(15A/格) Usabc(300V/格) irabc(10A/格) t(50ms/格) (c) 基于有源阻尼的双SRF控制 isabc(15A/格) Usabc(300V/格) irabc(10A/格) 图 11 次同步转速下电网电压不对称骤升时 有无有源阻尼定、转子电流对比 Fig. 11 Stator and rotor current with and with
42、out active resistance in sub-synchronization t(50ms/格) (a) 常规控制 isabc(15A/格) Usabc(300V/格) irabc(10A/格) t(50ms/格) (b) 双SRF控制 isabc(15A/格) Usabc(300V/格) irabc(10A/格) t(50ms/格) (c) 基于有源阻尼的双SRF控制 isabc(15A/格) Usabc(300V/格) irabc(10A/格) 图 12 同步转速下电网电压不对称骤升时 有无有源阻尼定、转子电流对比 Fig. 12 Stator and rotor curren
43、t with and without active resistance in synchronization t(50ms/格) (a) 常规控制 isabc(15A/格) Usabc(300V/格) irabc(10A/格) t(50ms/格) (b) 双SRF控制 isabc(15A/格) Usabc(300V/格) irabc(10A/格) 第 15 期 谢震等：电网电压不对称骤升下双馈风力发电机改进控制策略 117 t(50ms/格) (c) 基于有源阻尼的双SRF控制 isabc(15A/格) Usabc(300V/格) irabc(10A/格) 图 13 超同步转速下电网电压不对
44、称骤升时有无有源阻尼定、转子电流对比 Fig. 13 Stator and rotor current with and without active resistance in super-synchronization 4 结论 1）对单相电网电压跌落、两相电网电压骤升和单相电网电压骤升、两相电网电压不变这两种典型的电网电压不对称骤升的电磁暂态过程进行了详细分析，在此基础上提出了基于有源阻尼的定子负序电流外环改进控制策略。 2）相对于转子侧变流器的双SRF控制策略，在转子侧负序电流内环反馈中引入虚拟电阻，能够更好的抑制电网电压不对称骤升时引起的转子侧负序电流的振荡，以及电磁转矩的振荡。 3
45、）在定子负序电流外环中引入有源阻尼的改进控制策略不仅能够抑制电网电压不对称骤升所造成的定子负序电流振荡，而且还加快了故障过程中定子负序电流控制的响应时间，提高了控制系统的性能。 参考文献 1 杨淑英，张兴，张崇巍，等基于自适应谐振调节器的变速恒频风力发电双馈驱动研究J中国电机工程学报，2007，27(14)：96-101 Yang Shuying，Zhang Xing，Zhang Chongwei，et alStudy on adaptive resonant regulator-based doubly fed driver for variable-speed constant-frequ
46、ency wind-power generatorJProceedings of the CSEE，2007，27(14)：96-101(in Chinese) 2 苑国锋，李永东，柴建云1.5MW 变速恒频双馈风力发电机组励磁控制系统试验研究J电工技术学报，2009，24(2)：42-47 Yuan Guofeng ， Lin Yongdong ， Chai Jianyun Experimental investigation on excitation control system of 1.5MW variable speed constant frequency DFIG wind g
47、eneration systemJTransactions of China Electro- technical Society，2009，24(2)：42-47(in Chinese) 3 杨耕， 郑重 双馈型风力发电系统低电压穿越技术综述J电力电子技术，2011，45(8)：32-36 Yang Geng，Zheng ZhongReview of low voltage ride through technology for doubly fed induction generator based wind energy conversion systemJ Power Electron
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50、tic of doubly fed variable speed constant frequency wind power generatorJProceedings of the CSEE，2011，31(3)：82-89(in Chinese) 7 贺益康， 胡家兵 双馈异步风力发电机并网运行中的几个热点问题J 中国电机工程学报， 2012， 32(27)： 1-15 He Yikang， Hu Jiabing Several hot-spot issues associated with the grid-connected operations of wind-turbine dri
