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随着风电渗透率的急剧增加,风力发电对地区电网稳定性造成的影响日趋不容忽视,双馈风电系统低电压穿越技术的研究成为热点问题。国内外学者对电网故障时提高双馈感应发电机低电压穿越能力的多种方法进行了尝试,采用储能系统辅助双馈风力发电系统低电压穿越的方案应运而生。 目前传统的储能系统通过维持直流母线电压恒定来平衡机侧变换器和网侧变换器之间的不平衡能量,从而辅助双馈电机低电压穿越。而传统控制策略下转子变流器输入输出的不平衡功率只是系统总的输入输出不平衡功率的一部分,故传输的储能装置只是使机侧和网侧变换器之间达到了能量平衡,而并未起到风力机输入能量和发电机输出能量之间的平衡。因此本文分析了转子电流频率、幅值、相位和系统传输有功功率的关系,探讨使得系统达到能量平衡所需的的转子电流指令。 首先对双馈电机进行数学建模,利用空间向量法分析电网故障时定子磁链的暂态物理过程,推导出电网故障时定子磁链的一般表达式。建立了转子变换器统一模型,分析出电网故障对直流母线产生的影响的直接原因在于机侧和网侧变换器功率不平衡。因此,为了使得储能装置起到平衡系统机电能量的作用,需要控制转子电流使系统不平衡能量全部经由机侧变换器传输。 所以,接下来对现存的机侧变换器的励磁控制策略包括功率电流双环控制、灭磁控制、虚拟阻抗控制、磁链跟踪控制、电流跟踪控制对系统传输有功功率的影响进行了分析和仿真验证。理论和仿真均表明,现存励磁控制策略下,无法通过添加储能装置使得整个风力发电系统达到能量平衡。 最后,分析转子电流幅值、频率和相位对于系统传输有功功率的影响,推导了使得系统达到能量平衡所需的的转子电流指令。确定了系统存在有功功率传输可能性的转子电流频率,在该频率下分析转子电流幅值和相角对于系统传输有功功率的影响。在系统能量平衡的前提下,推导了所需的转子电流指令。