邊曉燕，田春筍，符 楊

(上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院，上海 200090)

提升直驅(qū)型永磁風(fēng)電機(jī)組故障穿越能力的改進(jìn)控制策略研究

邊曉燕，田春筍，符 楊

(上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院，上海 200090)

為了提高直驅(qū)型永磁風(fēng)電機(jī)組故障穿越能力，提出一種新的故障穿越策略。通過采用緊急變槳技術(shù)，減少故障期間風(fēng)機(jī)的出力，降低直流母線兩端的功率不平衡，以限制直流母線過電壓。提出一種新穎的控制直流母線側(cè)電容器投切方案，故障期間增加直流電容容量，進(jìn)一步限制故障期間直流母線電壓驟升。充分利用風(fēng)電機(jī)組的無功能力，網(wǎng)側(cè)變流器采用電壓控制模式，為系統(tǒng)在故障期間提供無功支撐。給出了詳細(xì)的故障穿越方案，并在仿真軟件DIgSILENT中建立仿真模型，設(shè)計(jì)了低電壓故障和高電壓故障兩個(gè)算例。仿真結(jié)果表明，所提出的控制策略可有效的限制故障期間直流母線過電壓，為系統(tǒng)提供了足夠的無功支撐，協(xié)助并網(wǎng)點(diǎn)電壓快速恢復(fù)，提升了風(fēng)電機(jī)組的故障穿越能力。

永磁風(fēng)電機(jī)組；故障穿越；緊急變槳；直流母線；變流器

0 引言

近年來，風(fēng)電技術(shù)得到了快速發(fā)展，風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量也在逐年增高，風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)影響已經(jīng)不可忽視[1]。電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的故障穿越能力的要求也越來越嚴(yán)格，其中主要包括對(duì)風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越和高電壓穿越能力的要求[2-3]。我國已于2011年制定了風(fēng)電技術(shù)接入電網(wǎng)規(guī)定，不僅要求風(fēng)電機(jī)組具備低電壓穿越要求，并且還要求低電壓穿越期間，風(fēng)電機(jī)組具備一定的無功控制能力[4]。與電壓跌落相對(duì)應(yīng)，電網(wǎng)電壓驟升也是一種常見的故障，澳大利亞率先制定了最為嚴(yán)格的風(fēng)電高電壓穿越要求[5]，因此風(fēng)電機(jī)組能否同時(shí)具備高電壓穿越能力成為一個(gè)亟待解決的新問題。

直驅(qū)型永磁發(fā)電機(jī)組(PMSG)與電網(wǎng)之間通過背靠背變流器實(shí)現(xiàn)了隔離，采用大功率變流器技術(shù)，相比雙饋風(fēng)機(jī)機(jī)組(DFIG)在故障穿越能力及無功控制能力上具有更大的優(yōu)勢(shì)[6]。目前，有不少研究者對(duì)直驅(qū)型永磁發(fā)電機(jī)低電壓穿越能力進(jìn)行了改進(jìn)研究[7-15]，主要分為增加硬件設(shè)施和改進(jìn)系統(tǒng)自身控制策略兩大類。其中增加的硬件設(shè)施主要包括直流母線卸荷電路[7-8]、儲(chǔ)能裝置[9-11]，此類方法使得風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力得到一定的提高，但增加了系統(tǒng)的投資預(yù)算，也增加了風(fēng)電系統(tǒng)控制的復(fù)雜性。文獻(xiàn)[12-14]利用了網(wǎng)側(cè)變流器的無功控制能力，在系統(tǒng)故障期間為系統(tǒng)提供無功功率，網(wǎng)側(cè)變流器的無功控制能力受風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式及電網(wǎng)電壓的影響，文獻(xiàn)[15]提出協(xié)調(diào)一種協(xié)調(diào)網(wǎng)側(cè)變流器和STATCOM的無功控制方式，但并未對(duì)嚴(yán)重電壓跌落情況進(jìn)行仿真驗(yàn)證。文獻(xiàn)[16]通過建立直驅(qū)式永磁同步風(fēng)電機(jī)組模型分析其在電網(wǎng)故障時(shí)的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行特性，并闡述了槳距角在系統(tǒng)故障時(shí)的重要作。上述文獻(xiàn)雖然在一定程度上提高了直驅(qū)型全功率風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力，但均從單一角度進(jìn)行研究，并且尚未見到關(guān)于直驅(qū)型全功率發(fā)電機(jī)組高電壓穿越方面的文章。

本文提出一種故障穿越控制策略，以解決系統(tǒng)故障期間風(fēng)電機(jī)組有功功率不平衡和無功功率支撐問題，實(shí)現(xiàn)直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓與高低電壓穿越。有功功率平衡方面，采取緊急變槳技術(shù)快速降低風(fēng)力機(jī)汲取的能量，減少直流電容兩側(cè)功率偏差，并提出一種直流側(cè)電容投切技術(shù)，故障期間增加直流電容容量，防止直流母線過電壓；無功功率方面，故障期間網(wǎng)側(cè)變流器采用電壓控制模式運(yùn)行，為系統(tǒng)提供無功支撐。最后通過仿真，驗(yàn)證了所提出的控制策略的可行性和有效性。

1 直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型

本文采用的直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。永磁發(fā)電機(jī)定子通過背靠背變流器與電網(wǎng)相連，機(jī)側(cè)變流器(MSC)實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)有功、無功功率的解耦控制和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。其中外環(huán)為功率控制環(huán)，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，通過最佳功率曲線得到有功功率參考值，然后與發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出的有功功率進(jìn)行比較，差值經(jīng)PI調(diào)節(jié)器控制得到imq參考值。內(nèi)環(huán)為轉(zhuǎn)子電流控制環(huán)，由imd、imq兩個(gè)控制通道組成，各自的電流誤差信號(hào)經(jīng)PI調(diào)節(jié)器得到電壓控制量umd、umq， 經(jīng)過坐標(biāo)變換，進(jìn)而觸發(fā)PWM進(jìn)行調(diào)制。一般情況下，imq設(shè)定為0，以減少PWM變流器的損耗。

通過網(wǎng)側(cè)變流器(GSC)的有功功率和無功功率解耦控制，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電流d軸分量控制有功功率，調(diào)節(jié)電流q軸分量控制無功功率的功能。通常情況下網(wǎng)側(cè)變流器運(yùn)行在單位功率因數(shù)狀態(tài)，即isref=0，而通過在外環(huán)增加電壓控制環(huán)節(jié)，可改變isref即可以調(diào)節(jié)網(wǎng)側(cè)變流器輸出的無功功率。

圖1 永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)結(jié)構(gòu)和控制Fig. 1 Structure of a PMSG-based wind generation system and controller

圖2 展示了直流環(huán)節(jié)的有功功率平衡，Pc為流過直流電容器C的有功功率；Pr為發(fā)電機(jī)流入轉(zhuǎn)子變流器的有功功率；Pg為從直流母線環(huán)節(jié)流入到網(wǎng)側(cè)變流器的有功功率[17]。

圖2 直流環(huán)節(jié)的功率流動(dòng)Fig. 2 Active power flow in DC link

對(duì)兩邊積分可得：

由式(3)可知，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，由于網(wǎng)側(cè)變流器向電網(wǎng)輸送有功功率的能力下降，直流母線兩端有功偏差，Pc給電容充電，導(dǎo)致直流母線電壓上升。為減輕直流母線過電壓，可以從以下兩個(gè)方面入手：(1) 增加電容器的容量；(2) 降低發(fā)電機(jī)的出力，以減少發(fā)電機(jī)輸送到直流母線側(cè)的有功功率傳送。

2 風(fēng)電機(jī)組故障穿越控制策略

2.1 槳距角切換技術(shù)

功率系數(shù)大小受到槳距角的嚴(yán)重影響，因此可通過調(diào)節(jié)槳距角的大小進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力機(jī)有功功率的控制。槳距角的變化率決定了變槳控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，是影響變槳控制效果的主要因素。本文采用槳距角切換控制技術(shù)如圖3所示[18]，當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)電壓跌落至到設(shè)定值時(shí)，槳距角控制由普通模式切換至緊急變槳模式，由故障功率和風(fēng)功率可得到故障期間的風(fēng)功率系數(shù)Cp，本文Cp的上下限分別設(shè)置為 0.05、0.45，然后通過查表得到漿距角參考值β0。由于故障期間轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制目標(biāo)仍以是最大風(fēng)能追蹤為目的，葉尖速度比的值視為定值,漿距角及功率系數(shù)的關(guān)系如表1所示。

圖3 槳距角切換技術(shù)Fig. 3 Control scheme of pitch angle controller

表1 漿距角與功率系數(shù)的關(guān)系Table 1 Relationship between pitch angle and power coefficient

2.2 并聯(lián)電容器控制

圖4給出了直流母線投切電容器組的結(jié)構(gòu)模型，電容器通過一個(gè)基于IGBT的開關(guān)KG1并聯(lián)在直流母線兩側(cè)，開關(guān)KG2用于在故障切除后接通電阻與電容器的通路，將貯存在電容器中的能量進(jìn)行釋放。

圖 4 并聯(lián)電容器組控制結(jié)構(gòu)圖Fig. 4 General view of the proposed capacitor scheme

控制電容器投切和放電的兩個(gè)開關(guān)的邏輯圖如圖5所示。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，通過直流電壓測(cè)量環(huán)節(jié)檢測(cè)到其值超過設(shè)定的上限值，則開關(guān)KG1閉合，狀態(tài)為1，由于直流電容的增大，直流母線過電壓有所減緩。系統(tǒng)故障切除后，當(dāng)檢測(cè)直流母線電壓于設(shè)定的上限值，則開關(guān)KG1打開，狀態(tài)為0，KG2閉合，狀態(tài)為1，電容器C2與電阻R1形成回路，進(jìn)行放電。

圖 5 控制開關(guān)動(dòng)作的流程圖Fig. 5 General flowchart of a control system

系統(tǒng)發(fā)生三相短路故障，故障持續(xù)時(shí)間為0.4 s，并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落到0，直流母線過電壓如圖6所示，可見電容器的容量越大，直流母線電壓升高的幅度越小。

圖 6 三相短路故障下不同電容器容量的直流電壓Fig. 6 DC link voltage during there-phase-three-to-ground fault

2.3 故障穿越策略

根據(jù)上文所述，本文提出一種直驅(qū)型永磁發(fā)電系統(tǒng)故障穿越的控制策略，控制流程圖如圖7所示，其邏輯可描述為：當(dāng)檢測(cè)到并網(wǎng)點(diǎn)電壓越限時(shí)(本文設(shè)定的為0.9 p.u.

式中：Ug為電網(wǎng)電壓幅值；ω為同步電角速度；Lg為GSC等效電抗；Vdc為直流母線電壓；Igd為GSC電流d軸分量；Igmax為GSC最大允許電流。

圖7 故常穿越控制流程圖Fig. 7 Flow chart of the proposed control strategy

當(dāng)GSC有功參考電流大于其限制時(shí)，即網(wǎng)側(cè)電流器已不保證直流母線電壓的穩(wěn)定，若不采取適當(dāng)保護(hù)，直流母線電壓降超過其最大可連續(xù)操作電壓。本文設(shè)定直流母線電壓上限為 1.05 p.u.，當(dāng)檢測(cè)到直流母線電壓超過設(shè)定的 1.05 p.u.時(shí)，直流側(cè)電容器控制開始啟動(dòng)，以抑制電網(wǎng)故障引起的直流母線過電壓。另一方面，若電網(wǎng)故障為電壓跌落，槳距角控制由普通控制方式切換至緊急變槳方式，以減少風(fēng)力機(jī)從空氣中汲取的能量，進(jìn)而減少直流母線兩端的有功功率偏差。

3 實(shí)驗(yàn)仿真

本文采用的仿真系統(tǒng)如圖8所示，由50臺(tái)單機(jī)容量為1 MW的直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)變壓器接入電網(wǎng)。仿真參數(shù)如下：(1) 風(fēng)力機(jī)，額定風(fēng)速為13 m/s，風(fēng)輪半徑30 m。(2) PMSG，額定功率1 MVA，額定電壓690 V，以PMSG的額定容量和額定電壓為基準(zhǔn)值，轉(zhuǎn)換得到定子電阻為0.008 566 p.u.，定子電感為0.003 59 p.u.，變流器的容量為1 MVA。

圖8 仿真系統(tǒng)接線圖Fig. 8 Simulation model for the case study

為了驗(yàn)證所提出故障穿越策略的有效性，考慮了兩種不同的方案：方案一采用本文所提出的控制方案，即采用緊急變槳技術(shù)配合直流母線側(cè)電容器投切技術(shù)，網(wǎng)側(cè)變流器采用電網(wǎng)電壓控制模式運(yùn)行；方案二風(fēng)力機(jī)采用普通的變槳技術(shù)，故障時(shí)投入直流卸荷電路，機(jī)側(cè)變頻器及網(wǎng)側(cè)變頻器運(yùn)行在單位功率因數(shù)模式，即均不為系統(tǒng)提供任何無功功率。

3.1 低電壓穿越仿真

設(shè)定系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落至0.2 p.u.，持續(xù)時(shí)間為0.625 s，仿真結(jié)果如圖由9所示?？梢钥闯鲭娋W(wǎng)電壓跌落后，根據(jù)協(xié)調(diào)控制要求，此時(shí)網(wǎng)側(cè)變流器為系統(tǒng)提供無功支撐，能夠使得并網(wǎng)點(diǎn)電壓水平在系統(tǒng)故障期間有所提升，并能在故障切除后快速恢復(fù)正常值。電壓跌落期間，網(wǎng)側(cè)變流器輸出的無功功率收到了視在功率以及其最大電流的限制，提供了約為0.3 p.u.的無功功率；該嚴(yán)重故障下，若不采用保護(hù)措施，直流母線兩端的功率偏差，導(dǎo)致直流母線電壓急劇升高，超過設(shè)定的上限 1.05 p.u.，采用聯(lián)合保護(hù)措施后，緊急變槳控制技術(shù)快速增加槳距角，從而減小了直流木箱兩端的功率偏差，另外直流母線電容的投切，增加了直流電容的大小，有效地抑制了直流母線過電壓情況的發(fā)生。

3.2 高電壓穿越仿真

圖9 低電壓穿越仿真結(jié)果Fig. 9 Simulation results of LVRT

圖10 給出了在并網(wǎng)點(diǎn)電壓驟升至1.3 p.u.并持續(xù) 1 s時(shí)的仿真結(jié)果，可以看出，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組采用普通控制方式時(shí)，電網(wǎng)電壓的驟升，網(wǎng)側(cè)變流器無法提供滿足穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的調(diào)制電壓，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)向電網(wǎng)輸送的功率受到限制，直流電壓也升高并超過了1.05 p.u.，并導(dǎo)致電磁功率出現(xiàn)較大波動(dòng)，最終風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)運(yùn)行。采用本文所提出的控制策略之后，網(wǎng)側(cè)變流器在系統(tǒng)故障期間吸收了大量的無功功率，有效的降低并網(wǎng)點(diǎn)電壓至1.1 p.u.，直流母線電壓限制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。

圖10 高電壓穿越仿真結(jié)果Fig. 10 Simulation results of HVRT

4 結(jié)論

本文從有功功率和無功功率的角度，提出一種聯(lián)合緊急變槳技術(shù)、并聯(lián)直流電容器技術(shù)和網(wǎng)側(cè)變流器電壓控制方式，提升風(fēng)電系統(tǒng)故障穿越能力。通過低電壓穿越及高電壓穿越仿真計(jì)算，得出以下結(jié)論：

(1) 緊急變槳技術(shù)較普通槳距角控制，反應(yīng)速度更快，槳距角變化速率更大，可有效地降低直流母線兩側(cè)的有功功率偏差。

(2) 并聯(lián)電容器控制技術(shù)可有效的故障期間降低直流母線電壓升高。將超級(jí)電容器替換為目前所用的電容器，可作為本文的后續(xù)工作。

(3) 系統(tǒng)故障期間，充分發(fā)揮DFIG的無功控制能力，既滿足了系統(tǒng)提供無功支持，又符合了我國制定的風(fēng)電接入電網(wǎng)的要求。既能在系統(tǒng)電壓跌落時(shí)發(fā)出容性無功，又能在電壓升高時(shí)發(fā)出感性無功。

[1] 董博, 許曉艷, 馬爍, 等. 基于長(zhǎng)過程動(dòng)態(tài)仿真的風(fēng)電接入對(duì)系統(tǒng)頻率控制影響研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(12): 57-64. DONG Bo, XU Xiaoyan, MA Shuo, et al. Influence study of wind power on system frequency control based on long-term dynamic simulation[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(12): 57-64.

[2] MOHSENI M, ISLAM S M. Review of international grid codes for wind power integration: diversity, technology and a case for global standard[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012, 16(6): 3876-3890.

[3] NETZ E. Grid code: high and extra high voltage[R]. Bayreuth, 2006.

[4] GB/T Q9963-2011風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定[S]. 2011. GB/T Q9963-2011 technical rule for connecting wind farm to power system[S]. 2011.

[5] TSILI M, PAPATHANASSIOU S. A review of grid code technical requirements for wind farms[J]. IET Renew Power Generation, 2009, 3(3): 308-332.

[6] 高峰, 周孝信, 朱寧輝, 等. 直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組機(jī)電暫態(tài)建模及仿真[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2011, 35(11): 29-34. GAO Feng, ZHOU Xiaoxin, ZHU Ninghui, et al. Electromechanical transient modeling and simulation of direct-drive wind turbine system with permanent magnet synchronous generator[J]. Power System Technology, 2011, 35(11): 29-34.

[7] CAUSEBROOK A, ATKINSON D J, JACK A G. Fault ride through of large wind farms using series dynamic braking resistors[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2007, 22(3): 966-975.

[8] 胡書舉, 李建林, 許洪華. 直驅(qū)式VSCF風(fēng)電系統(tǒng)直流側(cè) Crowbar電路的仿真分析[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2008, 20(3): 118-123. HU Shuju, LI Jianlin, XU Honghua. Simulation analysis of DC-link crowbar for direct-drive VSCF wind power system[J]. Proceedings of the CSU-EPSA, 2008, 20(3): 118-123.

[9] 黨存祿, 林國富. 超導(dǎo)儲(chǔ)能在并網(wǎng)直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2013, 41(16): 48-53. DANG Cunlu, LIN Guofu. Application research of superconducting magnetic energy storage in grid-connected directly-driven wind power generation[J]. Power System Protection and Control, 2013, 41(16): 43-58.

[10] 姚駿, 陳西寅, 夏先鋒, 等. 含飛輪儲(chǔ)能單元的永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)低電壓穿越控制策略[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2013, 37(13): 36-44. YAO Jun, CHEN Xiyin, XIA Xianfeng, et al. A low voltage ride-though control strategy for direct-driven permanent magnet wind power generation system with flywheel energy storage unit[J]. Automation of Electric Power Systems, 2013, 37(13): 36-44.

[11] 張坤, 毛承雄, 陸繼明, 等. 基于儲(chǔ)能的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率控制[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2011, 26(7): 7-14. ZHANG Kun, MAO Chengxiong, LU Jiming, et al. Power control strategy of directly driven wind turbine with energy storage system[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2013, 36(13): 36-44.

[12] 劉勝文, 包廣清, 范少偉. PMSG 無功控制和低電壓穿越能力的研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2012, 40(2): 135-140. LIU Shengwen, BAO Guangqing, FAN Shaowei. Research on reactive power control and the low-voltage ride-through capability of PMSG[J]. Power System Protection and Control, 2012, 40(2): 135-140.

[13] LEE Kyoungjun, LEE Jongpil, KIM Taejin, et al. A simple reactive power control strategy for grid-connected inverter based PMSG wind energy system[C] // 8th International Conference on Power Electronics-ECCE Asia: “Green World with Power Electronics”, 2011: 83-87.

[14] 李建林, 胡書舉, 孔德國, 等. 全功率變流器永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)低電壓穿越特性研究[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2008, 32(19): 92-95. LI Jianlin, HU Shuju, KONG Deguo, et al. Analysis on the low voltage ride through capability of direct drive permanent magnetic generator wind turbines[J]. Automation of Electric Power Systems, 2008, 32(19): 92-95.

[15] NGUYEN T H, LEE D C. Advanced fault ride-through technique for PMSG wind turbine systems using line-side converter as STATCOM[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2013, 60(7): 2842-2850.

[16] 藺紅, 晁勤. 電網(wǎng)故障下直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組建模與控制仿真研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2010, 38(21): 189-195. LIN Hong, CHAO Qin. Simulation and analysis of transient characteristic of grid-connected direct-drive wind power system[J]. Power System Protection and Control, 2010, 38(21): 189-195.

[17] 管維亞, 吳峰, 鞠平. 直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真與優(yōu)化控制[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(9): 54-60. GUAN Weiya, WU Feng, JU Ping. Simulation and optimized control of direct-drive permanent magnet wind power system[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(9): 54-60.

[18] SUN T, CHEN Z, BLAABJERG F. Voltage recovery of grid connected wind turbines with DFIG after a shortcircuit fault[C] // The 35th Annual IEEE Specialists Conference on Power Electronics. Aachen, Germany: IEEE, 2004: 1991-1997.

(編輯 姜新麗)

A coordinated control strategy for fault ride-though capacity of direct-drive permanent magnet wind power generating units

BIAN Xiaoyan, TIAN Chunsun, FU Yang

(College of Electrical Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China)

To improve the direct-drive permanent magnet wind turbine fault ride-through capability, a new coordinated control strategy for enhancing the fault ride-thought (FRT) is proposed, which adopts emergency pitch technology to reduce wind turbines’ output during fault, and to reduce the active power deviation of the DC-link. A novel DC-link parallel capacitors control strategy is adopted to provide means for power evacuation during grid fault conditions, and then limit the fault during the DC bus voltage swell further. In order to make the reactive power control capability of PMSG, the grid-side converters are utilized to provide reactive power for the grid prior to operating the voltage control mode. A detailed FRT control strategy is given, and a simulation model is established by DIgSILENT. The results verify that the coordinated control scheme not only limits the DC bus overvoltage, but also provides certain dynamic reactive power supporting to the grid, which has a fine effect for the wind farm achieving the low/high-voltage ride through capability during grid fault.

permanent-magnet synchronous generator (PMSG); fault ride-through; emergency pitch regulation; DC-link; converter

10.7667/PSPC151050

：2015-07-09

邊曉燕(1978-)，女，博士，教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)穩(wěn)定與控制，新能源發(fā)電技術(shù)；E-mail: kuili@163.com

田春筍(1990-)，男，通信作者，碩士研究生，研究方向風(fēng)電機(jī)組故障穿越；E-mail: tchs2190@163.com

符 楊(1970-)，男，博士，教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析。E-mail: mfudong@126.com

上海市科委科技創(chuàng)新項(xiàng)目(14DZ1200905)；上海綠色能源并網(wǎng)工程中心(13DZ2251900)