張宏艷，青志明，傅 望，周 飛

（國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司技能培訓(xùn)中心，重慶400053）

基于Crowbar保護(hù)動(dòng)作分群的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制策略

張宏艷，青志明，傅 望，周 飛

（國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司技能培訓(xùn)中心，重慶400053）

針對(duì)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（doubly fed Induction generator，DFIG）組成的風(fēng)電場(chǎng)，提出一種基于Crowbar動(dòng)作分群的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制策略。通過(guò)分析Crowbar保護(hù)動(dòng)作期間DFIG的低電壓穿越（low voltage ride through，LVRT）特性，改進(jìn)了DFIG網(wǎng)側(cè)變流器的控制，并仿真驗(yàn)證該控制策略的有效性。在充分考慮Crowbar保護(hù)動(dòng)作對(duì)風(fēng)電場(chǎng)LVRT能力影響的基礎(chǔ)上，采用一種基于電壓跌落臨界值的方法，對(duì)Crowbar保護(hù)動(dòng)作情況進(jìn)行預(yù)判斷并同調(diào)分群，并針對(duì)不同機(jī)群的不同運(yùn)行特性，分別采用低電壓穿越控制和基于Crowbar保護(hù)動(dòng)作分群的無(wú)功控制策略，仿真驗(yàn)證了該控制策略能有效提高風(fēng)電場(chǎng)的LVRT能力。

風(fēng)電場(chǎng)；雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)；Crowbar保護(hù)；無(wú)功控制

風(fēng)電作為最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，近年?lái)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。而風(fēng)電的大規(guī)模并網(wǎng)也給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。其中，風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功電壓?jiǎn)栴}是極為關(guān)鍵而重要的問(wèn)題之一［1－3］。

由于風(fēng)電場(chǎng)多與弱電網(wǎng)相連，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障導(dǎo)致電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，風(fēng)電機(jī)組會(huì)由于轉(zhuǎn)子過(guò)電流而脫網(wǎng)。近年來(lái)已發(fā)生多起大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)事故，其原因乃是風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組不具備低電壓穿越（LVRT）能力。我國(guó)的風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的LVRT能力提出了要求，在風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落至20%額定值時(shí)能并網(wǎng)運(yùn)行625 ms。并且對(duì)于沒(méi)有脫網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組，要求發(fā)出無(wú)功功率支持電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。為提高風(fēng)電場(chǎng)的LVRT能力，目前的研究主要集中在雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）單機(jī)和風(fēng)電場(chǎng)層面上。提高DFIG的LVRT能力，主要是改進(jìn)變流器控制策略和增加硬件電路。文獻(xiàn)［4－5］研究得出，引起DFIG轉(zhuǎn)子過(guò)電流的根本原因是，并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)DFIG的定子磁鏈負(fù)序與直流分量以及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化感生的電動(dòng)勢(shì)。文章提出了在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償定子磁鏈的變化量，減少磁鏈變化對(duì)轉(zhuǎn)子回路的影響，從而抑制轉(zhuǎn)子過(guò)電流，提升DFIG的LVRT能力。文獻(xiàn)［6－7］在DFIG的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器增加一個(gè)Crowbar保護(hù)電路，在電壓跌落引起轉(zhuǎn)子過(guò)電流時(shí)，通過(guò)Crowbar保護(hù)電流短路轉(zhuǎn)子側(cè)變流器，為轉(zhuǎn)子過(guò)電流提供回路，并且討論了Crowbar保護(hù)電阻阻值的選取。文獻(xiàn)［8］提出一種以風(fēng)電場(chǎng)出口變壓器高壓側(cè)電壓為控制目標(biāo)，考慮風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功輸出極限，研究了一種風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制策略和其分配原則，并制訂了一種故障緊急電壓控制策略，以提高風(fēng)電場(chǎng)的LVRT能力。文獻(xiàn)［9］提出一種綜合利用風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的DFIG和無(wú)功補(bǔ)償裝置SVC的控制策略，并將風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功缺額進(jìn)行三層分配，且綜合考慮了繼電保護(hù)控制，大大提高了風(fēng)電場(chǎng)的LVRT能力。

上述的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制策略，只考慮了單個(gè)風(fēng)電機(jī)組的特性。而實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)由于風(fēng)電機(jī)組的地理位置、風(fēng)速風(fēng)向、運(yùn)行工況等的不同，其運(yùn)行特性也不同，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的機(jī)組采用統(tǒng)一的控制策略會(huì)帶來(lái)偏差。

目前提高DFIG單機(jī)LVRT能力使用最廣泛的是增加Crowbar保護(hù)電路。本文針對(duì)采用Crowbar保護(hù)的DFIG組成的風(fēng)電場(chǎng)，在分析Crowbar保護(hù)動(dòng)作對(duì)風(fēng)電場(chǎng)LVRT能力影響的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了一種網(wǎng)側(cè)變流器控制策略。并考慮風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)DFIG的同調(diào)性，采用一種根據(jù)電壓跌落臨界值的方法對(duì)Crowbar保護(hù)動(dòng)作情況進(jìn)行預(yù)判斷并分群，對(duì)不同機(jī)群的DFIG根據(jù)其不同的運(yùn)行特性采用不同的無(wú)功控制策略，仿真驗(yàn)證了該基于Crowbar保護(hù)動(dòng)作情況分群的無(wú)功控制策略的有效性。

1 基于Crowbar保護(hù)的LVRT控制

1．1 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的Crowbar保護(hù)原理

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障引起電壓跌落時(shí)，DFIG由于定子磁鏈變化會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子過(guò)電流。過(guò)高的轉(zhuǎn)子電流不但不利于變流器的安全運(yùn)行，且會(huì)引起保護(hù)動(dòng)作致使DFIG脫網(wǎng)。因而在轉(zhuǎn)子側(cè)加裝Crowbar保護(hù)電路，為過(guò)高的轉(zhuǎn)子電流提供回路，降低轉(zhuǎn)子過(guò)電流并保護(hù)變流器，提高了DFIG的LVRT能力。Crowbar保護(hù)電路根據(jù)開(kāi)關(guān)電子元件的不同，可以分為被動(dòng)式和主動(dòng)式。當(dāng)Crowbar保護(hù)電路投入運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)變流閉鎖，此時(shí)的DFIG如同1臺(tái)普通異步電機(jī)掛網(wǎng)運(yùn)行，需要從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率。如果長(zhǎng)時(shí)間如此運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)電壓的恢復(fù)不利。因此，在轉(zhuǎn)子過(guò)電流得到有效降低時(shí)，應(yīng)主動(dòng)解除Crowbar保護(hù)電路，投入轉(zhuǎn)子側(cè)變流器運(yùn)行。其中這種運(yùn)行方式的Crowbar保護(hù)電路即為主動(dòng)式Crowbar保護(hù)電路。圖1所示為一種典型主動(dòng)式Crowbar保護(hù)電路。

圖1 主動(dòng)式Crowbar保護(hù)電路圖

1．2 基于Crowbar保護(hù)的LVRT控制

為提高DFIG的LVRT能力，采用基于Crowbar保護(hù)的LVRT控制，其控制流程如圖2所示。當(dāng)DFIG的機(jī)端電壓不低于0．9 p．u．時(shí)，其繼續(xù)按照正常的P－Q控制運(yùn)行；當(dāng)檢測(cè)到機(jī)端電壓跌落到0．9 p．u．以下時(shí)，檢測(cè)轉(zhuǎn)子電流作為Crowbar保護(hù)的動(dòng)作信號(hào)。若轉(zhuǎn)子電流達(dá)到設(shè)定的保護(hù)動(dòng)作閾值，則投入Crowbar保護(hù)，閉鎖轉(zhuǎn)子側(cè)變流器；若轉(zhuǎn)子電流沒(méi)有達(dá)到設(shè)定的動(dòng)作閾值，DFIG進(jìn)入LVRT控制模式，根據(jù)并網(wǎng)導(dǎo)則要發(fā)出無(wú)功功率支持電網(wǎng)電壓恢復(fù)。

圖2 基于Crowbar保護(hù)的LVRT控制

2 網(wǎng)側(cè)變流器的改進(jìn)控制策略

普通的DFIG網(wǎng)側(cè)變流器采用的是單位功率因數(shù)控制，與電網(wǎng)不發(fā)生無(wú)功交換。而當(dāng)Crowbar保護(hù)投入時(shí)，轉(zhuǎn)子側(cè)變流器閉鎖，DFIG如同1臺(tái)普通異步電機(jī)掛網(wǎng)運(yùn)行，需要從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率，對(duì)電網(wǎng)電壓的恢復(fù)不利。因而本文改進(jìn)了原有的網(wǎng)側(cè)變流器控制策略，根據(jù)Crowbar的不同動(dòng)作情況，讓網(wǎng)側(cè)變流器工作在不同的運(yùn)行狀態(tài)。其控制策略流程圖如圖3所示。在Crowbar未動(dòng)作時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器采用單位功率因數(shù)控制，其與電網(wǎng)不發(fā)生無(wú)功交換；Crowbar動(dòng)作時(shí)，網(wǎng)側(cè)變流器發(fā)出無(wú)功功率支持電網(wǎng)電壓恢復(fù)。

圖3 網(wǎng)側(cè)變流器的改進(jìn)控制策略

其中Vpac和Vpcc＿ref分別是DFIG并網(wǎng)點(diǎn)電壓和其參考值，經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器得出其無(wú)功電流參考值iq＿ref1，而iq＿ref2是單位功率因數(shù)控制時(shí)的無(wú)功電流參考值，通常設(shè)置為0。當(dāng)Crowbar未動(dòng)作時(shí)，其動(dòng)作信號(hào)為0，此時(shí)最終的無(wú)功電流參考值iq＿ref＝iq＿ref2為0；當(dāng)Crowbar動(dòng)作時(shí)，其動(dòng)作信號(hào)為1，此時(shí)iq＿ref＝iq＿ref1其值根據(jù)電壓測(cè)量動(dòng)態(tài)計(jì)算。

采用這種網(wǎng)側(cè)變流器的改進(jìn)控制策略能在Crowbar動(dòng)作、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器閉鎖期間，充分利用網(wǎng)側(cè)變流器的容量，發(fā)出一定量的無(wú)功功率，支持電網(wǎng)電壓，提高DFIG的LVRT能力和暫態(tài)穩(wěn)定性。在Power Factory／Digsilent軟件平臺(tái)中，搭建DFIG單機(jī)模型并仿真，驗(yàn)證該網(wǎng)側(cè)變流器的改進(jìn)控制策略的有效性。DFIG的拓?fù)淙鐖D4所示。設(shè)置1 s在PCC處發(fā)生三相短路故障，持續(xù)0．625 s后清除。Crow bar保護(hù)設(shè)置為檢測(cè)轉(zhuǎn)子電流達(dá)到額定值的2倍時(shí)動(dòng)作，投入0．11 s后退出運(yùn)行，結(jié)果如圖5至圖8所示。

圖4 DFIG單機(jī)拓?fù)?/p>

圖5 并網(wǎng)點(diǎn)PCC電壓

圖6 機(jī)端電壓

圖7 定子發(fā)出的無(wú)功功率

圖8 網(wǎng)側(cè)變流器發(fā)出的無(wú)功功率

通過(guò)以上仿真圖（圖5至圖8）可以看出，在Crowbar動(dòng)作期間，網(wǎng)側(cè)變流器可以發(fā)出一定量的無(wú)功功率，無(wú)論是并網(wǎng)點(diǎn)電壓還是機(jī)端電壓都有一定的提高，能增加DFIG的暫態(tài)穩(wěn)定性。但由于網(wǎng)側(cè)變流器的容量有限，在轉(zhuǎn)子過(guò)電流得到有效抑制后，應(yīng)讓Crowbar保護(hù)及時(shí)退出運(yùn)行，投入轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制，使定子發(fā)出大量的無(wú)功功率。

3 控制策略

3．1 同調(diào)性概念

本文依據(jù)Crowbar保護(hù)動(dòng)作情況對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的DFIG進(jìn)行分群，其分群思想來(lái)源于同調(diào)性的概念［10］。所謂同調(diào)性是指發(fā)電機(jī)的功角同步搖擺，實(shí)際是指轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相同［11－12］。DFIG在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于其地理位置分布、風(fēng)速風(fēng)向等的不同，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也不同。轉(zhuǎn)速相近的DFIG往往運(yùn)行特性相似，可以視為同調(diào)機(jī)組，將其劃為一個(gè)機(jī)群，則同調(diào)機(jī)群內(nèi)的DFIG應(yīng)具有相似的運(yùn)行特性。

現(xiàn)常用的同調(diào)機(jī)群劃分方法有基于地形和尾流效應(yīng)作用后風(fēng)速差異的分群方法、風(fēng)速變化和故障導(dǎo)致的轉(zhuǎn)速變化的分群方法、用多狀態(tài)量表征風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行特征的分群方法［13－15］等。由于現(xiàn)DFIG普遍裝設(shè)Crowbar保護(hù)電路以提高其LVRT能力，因此Crowbar保護(hù)的動(dòng)作情況對(duì)DFIG的運(yùn)行特性影響巨大。本文采用Crowbar保護(hù)動(dòng)作情況對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的DFIG進(jìn)行同調(diào)分群更加準(zhǔn)確。

3．2 分群方法

常用的Crowbar動(dòng)作觸發(fā)信號(hào)使轉(zhuǎn)子過(guò)電流，當(dāng)DFIG參數(shù)確定時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的大小只受有功和無(wú)功功率、穩(wěn)態(tài)機(jī)端電壓、機(jī)端電壓跌落值和轉(zhuǎn)速的影響。對(duì)于具有MPPT功能的DFIG，其轉(zhuǎn)速與功率之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。由此，當(dāng)DFIG的轉(zhuǎn)子電流一定時(shí)，機(jī)端電壓跌落值只與DFIG的功率和穩(wěn)態(tài)機(jī)端電壓值有關(guān)。因此，對(duì)由DFIG組成的風(fēng)電場(chǎng)，采用這種基于電壓跌落臨界值為判據(jù)的方法對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)DFIG進(jìn)行Crowbar動(dòng)作預(yù)判斷并分群［16］。方法如下：

1）風(fēng)電場(chǎng)建模；2）推導(dǎo)影響DFIG轉(zhuǎn)子電流大小的相關(guān)因子；3）繪制機(jī)端電壓跌落值與DFIG功率和穩(wěn)態(tài)機(jī)端電壓值的關(guān)系圖；

4）考慮風(fēng)電場(chǎng)拓?fù)鋵?duì)機(jī)端電壓跌落值的影響并修正；

5）采用該方法對(duì)DFIG組成的風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行Crowbar保護(hù)動(dòng)作預(yù)判斷并分群。

3．3 基于Crowbar保護(hù)動(dòng)作分群的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控

制策略

對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的DFIG進(jìn)行預(yù)判斷，再根據(jù)判斷情況進(jìn)行同調(diào)分群?；贑rowbar保護(hù)動(dòng)作分群的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制流程如圖9所示。在電網(wǎng)發(fā)生故障電壓跌落時(shí)，檢測(cè)到電網(wǎng)電壓到0．9 p．u．后，采用上述分群方法，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)DFIG進(jìn)行預(yù)判斷并同調(diào)分成兩個(gè)機(jī)群。對(duì)于Crowbar保護(hù)動(dòng)作的機(jī)群，采用網(wǎng)側(cè)變流器改進(jìn)的控制策略，讓其網(wǎng)側(cè)變流器在Crowbar保護(hù)動(dòng)作期間發(fā)出無(wú)功功率；而Crowbar保護(hù)未動(dòng)作的機(jī)群采用LVRT控制策略，通過(guò)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制定子發(fā)出無(wú)功功率。這樣的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制策略，能充分發(fā)揮DFIG和變流器的無(wú)功發(fā)生能力，有效提高風(fēng)電場(chǎng)的LVRT能力，有利于風(fēng)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖9 基于Crowbar保護(hù)動(dòng)作分群的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制

對(duì)于短時(shí)電網(wǎng)故障，在轉(zhuǎn)子側(cè)變流器閉鎖不能控制定子發(fā)出無(wú)功功率的情況下，通過(guò)網(wǎng)側(cè)變流器發(fā)出無(wú)功功率，能有效提高電網(wǎng)和DFIG的機(jī)端電壓，調(diào)高風(fēng)電場(chǎng)的LVRT能力。而當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間故障時(shí)，依靠網(wǎng)側(cè)變流器發(fā)出無(wú)功功率已經(jīng)不能滿足電網(wǎng)的需求。此時(shí)，需要Crowbar及時(shí)退出運(yùn)行，恢復(fù)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制，依靠定子發(fā)出大量的無(wú)功功率，支持電網(wǎng)電壓。本文采用的基于Crowbar保護(hù)動(dòng)作分群的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制策略完全符合該理論。

4 仿真分析

以某實(shí)際風(fēng)電場(chǎng)為算例，驗(yàn)證本文提出的基于Crowbar保護(hù)動(dòng)作分群的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制策略的有效性。該風(fēng)電場(chǎng)由11排6列共66臺(tái)DFIG組成。額定功率5 MW，額定風(fēng)速14 m／s，變流器出口額定電壓690 V，定子額定電壓3．3 kV，由三繞組變壓器變至35 kV。相鄰風(fēng)機(jī)之間距離400 m，DFIG經(jīng)饋線連至中壓母線MV，風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)過(guò)出口變壓器連至220 kV母線HV＿A，由雙回線接入電網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D10所示。風(fēng)電場(chǎng)在某時(shí)刻實(shí)測(cè)風(fēng)速下的DFIG出力情況如表1所示。DFIG具體參數(shù)見(jiàn)表1。該風(fēng)電場(chǎng)沒(méi)有配置其他無(wú)功源，其無(wú)功來(lái)源于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的DFIG。在Power Factory／Digsilent軟件平臺(tái)搭建風(fēng)電場(chǎng)模型，驗(yàn)證本文提出策略的有效性。

設(shè)置該風(fēng)電場(chǎng)0．1 s時(shí)，在HV＿A母線20 km處發(fā)生三相短路故障，0．625 s后清除。DFIG的Crowbar保護(hù)設(shè)置為檢測(cè)轉(zhuǎn)子電流達(dá)到2倍額定值時(shí)投入，0．11 s后退出。根據(jù)上文所述基于電壓跌落臨界值為判據(jù)的方法，對(duì)Crowbar保護(hù)動(dòng)作情況進(jìn)行預(yù)判斷，依據(jù)預(yù)判斷結(jié)果對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)DFIG進(jìn)行分群，其分群結(jié)果如表2所示。

圖10 風(fēng)電場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

表1 風(fēng)電場(chǎng)某時(shí)刻DFIG出力

表1（續(xù)）

表2 風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)DFIG分群結(jié)果

對(duì)Crowbar保護(hù)動(dòng)作的機(jī)群A采用網(wǎng)側(cè)變流器改進(jìn)的控制策略，而轉(zhuǎn)子側(cè)仍然采用LVRT控制，對(duì)Crowbar未動(dòng)作的機(jī)群B采用轉(zhuǎn)子側(cè)LVRT控制。故障條件如上所述，仿真對(duì)比基于Crowbar動(dòng)作分群的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制策略和風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)所有DFIG均采用LVRT控制策略，其得到風(fēng)電場(chǎng)出口處并網(wǎng)特性如圖11至圖14所示。

圖11 HV＿A母線電壓

圖12 中壓母線MV電壓

圖13 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出的有功功率

通過(guò)仿真圖可以看出，在電網(wǎng)故障的整個(gè)過(guò)程中，基于Crowbar動(dòng)作分群的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制策略能發(fā)出較多無(wú)功功率，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)出口母線HV＿A和中壓母線MV的電壓都有提高，并且有功功率也相對(duì)較高，有利于系統(tǒng)頻率平衡。該策略下充分利用了網(wǎng)側(cè)變流器的無(wú)功發(fā)生能力。從整個(gè)控制過(guò)程來(lái)看，故障前0．11 s發(fā)出的無(wú)功功率較之后要少，這是因?yàn)榫W(wǎng)側(cè)變流器的容量有限，在轉(zhuǎn)子過(guò)電流得到有效抑制后，應(yīng)及時(shí)投入轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制定子發(fā)出大量的無(wú)功功率，以支撐電網(wǎng)電壓的恢復(fù)，提高風(fēng)電場(chǎng)的LVRT能力。

圖14 風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出的無(wú)功功率

5 總結(jié)

本文提出一種基于Crowbar保護(hù)分群的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制策略。在建立具有差異化的風(fēng)電場(chǎng)模型基礎(chǔ)上，依據(jù)對(duì)Crowbar保護(hù)動(dòng)作預(yù)判斷的結(jié)果對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)DFIG分群，針對(duì)不同機(jī)群的不同運(yùn)行特性，采用不同的無(wú)功控制策略，提高風(fēng)電場(chǎng)的LVRT特性。本文的主要貢獻(xiàn)如下：

1）改進(jìn)了DFIG網(wǎng)側(cè)變流器的控制，并驗(yàn)證了該控制策略能有效提高其LVRT能力；

2）采用一種基于電壓跌落臨界值的方法對(duì)Crowbar保護(hù)動(dòng)作情況進(jìn)行預(yù)判斷，并根據(jù)預(yù)判斷結(jié)果對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的DFIG進(jìn)行同調(diào)分群；

3）針對(duì)不同機(jī)群的DFIG采用不同的無(wú)功控制策略。仿真算例表明，基于Crowbar保護(hù)動(dòng)作分群的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功控制策略能有效提高風(fēng)電場(chǎng)的LVRT能力；

4）考慮風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組的差異性，本文以Crow bar保護(hù)動(dòng)作情況為判據(jù)，后續(xù)可研究更加能體現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行特性的特征量對(duì)其進(jìn)行同調(diào)分群。

［1］ 田書欣，程浩忠，曾平良，等．大型集群風(fēng)電接入輸電系統(tǒng)規(guī)劃研究綜述［J］．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014（10）：1 566－1 574．

［2］ 何世恩，姚旭，徐善飛，等．大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)繼電保護(hù)的影響與對(duì)策［J］．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013（1）：21－27．

［3］ 薛禹勝，雷興，薛峰，等．關(guān)于風(fēng)電不確定性對(duì)電力系統(tǒng)影響的評(píng)述［J］．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014（29）：5 029－5 040．

［4］ XIANG D，RAN L，TAVNER P J．Control of a doubly fed induction generator in a wind turbine during grid fault ride through［J］．IEEE Transaction on Energy Conver sion，2006，21：652－662．

［5］ MORNEAU J，ABBEY C，JOOSG．Effect of low voltage ride through technologies on wind farm［C］／／Electrical Power Conference．Montreal：IEEE，2007：56－61．

［6］ MORREN J，DE HAAN SW H．Ride through of wind turbineswith doubly fed induction generator during a volt age dip［J］．IEEE Transaction on Energy Conversion，2005，20（2）：435－441．

［7］ 徐殿國(guó)，王偉，陳寧．基于撬棒保護(hù)的雙饋電機(jī)風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越動(dòng)態(tài)特性分析［J］．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010，30（22）：29－36．

［8］ 曹軍，張榮林，林國(guó)慶，等．變速恒頻雙饋電機(jī)風(fēng)電場(chǎng)電壓控制策略［J］．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33（4）：87－91．

［9］ 栗然，唐凡，劉英培，等．雙饋風(fēng)電場(chǎng)新型無(wú)功補(bǔ)償與電壓控制方案［J］．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32（12）：16－23．

［10］丁明，張宏艷，韓平平，等．考慮機(jī)組同調(diào)性的風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功協(xié)調(diào)控制［J］．電網(wǎng)技術(shù)，2014，38（12）：3 390－3 395．

［11］鞠平．電力系統(tǒng)建模理論與方法［M］．北京：科學(xué)出版社，2010：1－30．

［12］倪以信，陳壽孫，張寶霖．動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)的理論和分析［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2002：1－30．

［13］劉偉，沈宏，高立剛，等．無(wú)刷雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究［J］．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（5）：77－81．

［14］郭曉明．電網(wǎng)異常條件下雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的直接功率控制［D］．杭州：浙江大學(xué)，2008．

［15］KAZEMIM V，MORADIM，KAZEMIR V．Minimiza tion of powers ripple of direct power controlled DFIG by fuzzy controller and improved discrete space vectormodu lation［J］．Electric Power Systems Research，2012，89（89）：2330．

［16］丁明，朱乾龍，韓平平，等．計(jì)及Crowb保護(hù)的雙饋風(fēng)電場(chǎng)等值建模研究［J］．太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，37（9）：2 209－2 216．

A Study on the Strategy for Reactive Power Control of theW ind Farm Based on the Clustering of the Crowbar Protection Action

ZHANG Hongyan，QING Zhiming，F(xiàn)UWang，ZHOU Fei
（Skills Training Center of State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 400053，P．R．China）

For the wind farm composed of DFIGs，this paper presents the strategy for reactive power control of the wind farm based on the clustering of the Crowbar protection action．By analyzing the characteristics of the LVRT of DFIGs during the period of the Crowbar protection action，the control of the grid side converter of DFIGs has been improved and the simulation has verified the effectiveness of the strategy．Considering the impactof the Crowbar pro tection action on the LVRT capability of thewind farm，italso introduces amethod based on the critical value of the voltage sag，to pre judge the situation of the Crowbar protection action，to implement the coherency clustering，and to adopt the LVRT control strategy and the reactive power control strategy based on the clustering of the Crowbar pro tection action according to different features of different generator groups．The simulation has verified that the reac tive power control strategy can effectively enhance the LVRT capability of the wind farm．

wind farm；DFIG；Crowbar protection；reactive power control

TM614

A

1008 8032（2017）03 0016 06

2016－11－03

該文獲重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)2016年學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文三等獎(jiǎng)

張宏艷（1990－），助理工程師，主要從事電力營(yíng)銷相關(guān)培訓(xùn)及研究工作。