大规模风电场高电压穿越控制方法研究综述
魏娟, 黎灿兵, 黄晟, 陈思捷, 葛睿, 沈非凡, 魏来

Review of High Voltage Ride-Through Control Method of Large-Scale Wind Farm
WEI Juan, LI Canbing, HUANG Sheng, CHEN Sijie, GE Rui, SHEN Feifan, WEI Lai
表1 风电机组HVRT不同控制策略的特点比较
Tab.1 Characteristic comparison of different HVRT control schemes of wind turbines
控制类别 控制方法 优点 缺点
机侧控制方法 ①机侧变流器q轴电流分量补偿策略;②加入虚拟电阻或虚拟阻抗[33-34]、无源阻尼与转子侧换流器协调控制[25];③基于定子磁链或电压定向的矢量控制[36];④串联动态电阻和Crowbar保护电路[37]. ①将机侧多余的风能转化为转子的动能,提高了能量利用率;②通过去磁控制或者电流调节器抑制故障瞬间转子冲击电流,避免变流器被破坏或者引发更大的损害;③适用于各种类型的对称和不对称电网故障;④在严重故障下可实现故障穿越. ①调节时间较长,可能会使风轮转速过快而超过额定转速导致失控;②控制效果受到励磁变流器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③RSC的全部容量都用来产生与定子磁链暂态分量相反的转子电流,控制效果受到变流器容量的限制;④增加额外电路使得系统更加复杂,维护和建设成本较高.
直流母线控制方法 ①直流母线环节增加Chopper保护电路[41];②变直流母线电压控制策略[42-43];③直流母线环节加入储能系统[44-49]. ①加入Chopper保护电路可消耗直流母线的不平衡功率,抑制直流母线过电压;②可以扩大变流器的电压输出范围,提高风电机组HVRT的能力;③储能装置的使用可以快速有效地响应HVRT过程中直流母线电压的波动. ①采用Chopper保护电路会消耗掉系统的部分功率,造成风功率的浪费;②使直流母线电压抬升,会造成一定的波动影响;③分布式储能系统的增加会大大提高设备的成本.
网侧控制方法 ①协调无功-电压与有功-电压减载控制[53];②基于模型预测控制的新型鲁棒控制器[54-57];③增加静止无功补偿器和动态电压恢复器[58-62]等额外装置. ①通过减载可以避免转子过电压,从而保护变流器电力电子器件免遭击穿的损害;②在外部干扰或参数有误差情况下控制效果依然较好,对系统参数敏感性较低;③可以帮助风电机组快速恢复端电压,提升电网电压恢复能力. ①控制逻辑较复杂,HVRT的控制效果对参数依赖性较高;②控制效果受到励磁变频器容量限制,在严重故障下可能无法成功穿越故障,存在可行性区域的限制;③与风电机组协调控制较复杂,同时会增加系统成本.