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DQZHAN技術訊：基于超級電容的永磁直驅風電機組低電壓穿越控制研究

福州大學電氣工程與自動化學院朱少斌、李少綱，在2017年第期《電氣技術》雜志上撰文，分析傳統永磁直驅風電系統的低電壓穿越能力的原理與存在問題，選用超級電容儲能系統與合適的控制策略，采用綜合的網側變流器控制方法，建立了相應的永磁直驅風電系統的仿真模型。

仿真結果表明，采用超級電容儲能系統與合適的控制策略可以改善永磁直驅風電機組的低電壓穿越能力。

隨著能源需求的不斷增大，****能源的不斷減少，對可再生能源的開發已經成為各國可持續發展的重要內容。風電由于技術成熟，近年來得到廣泛應用。其中永磁直驅風電機組由于其結構特點，具有機械損耗小、發電效率高、低維護成本等優點，在風電機組領域的發展前景很好。

機組經背靠背變流器并網運行，所以并網點電壓跌落時，發電機與電網實現解耦，機組的運行特性不會受到影響,所以具有較好的低電壓穿越（lowvoltageridethrough,LVRT）能力[1]。隨著風力發電并網容量不斷增大，風力發電系統與電網間的相互影響變大，風電并網導則要求并網風電機組必須具備一定的LVRT能力。

文獻[2]通過在直流母線上加裝卸荷支路提高系統的LVRT能力，當并網點電壓跌落時，卸荷電阻支路導通，將直流側上的不平衡功率通過熱能的形式平抑掉,從而維持直流母線電壓穩定。該方法增加了系統的散熱設計，直流母線上的不平衡功率被白白浪費。

文獻[3]采用蓄電池儲能系統連接在直流母線上，當并網點電壓跌落時，通過控制儲能系統將直流母線上的不平衡功率儲存起來，維持母線電壓穩定，提高了系統的LVRT能力。但所提的網側變流器控制策略，未考慮并網點電壓跌落時向電網提供無功補償，以支撐電網電壓，且蓄電池的充放電次數有限，存在使用周期短和維護成本高等問題。

文獻[4]采用在電網故障時改變網側的控制方法，在并網點電壓跌落程度不高的情況下，可以幫助系統“穿越”低壓區域，但當電壓跌落程度較大時，該方法的控制效果并不理想。

文獻[5]將超導儲能系統連接到直流側上，通過控制超導儲能系統來平抑直流側上的功率波動，以穩定母線電壓。但是目前超導儲能系統的投資運營成本太高且在設計系統時需加裝冷卻系統，增加了設計難度。

針對上述方法存在的不足，本文充分發揮超級電容所具有的響應速度快、可循環使用次數多和功率密度高等優點，在直流母線側并接超級電容儲能系統，提出合適的儲能系統的控制策略和綜合的網側變換器控制方法配合，以提高風電機組的LVRT能力。

圖1含超級電容的永磁風電機組并網圖形

結語

針對傳統的永磁直驅風電系統，在分析其模型的基礎上，將超級電容儲能系統應用到直流側。通過控制儲能系統快速平抑直流母線上的功率不平衡，和綜合的網側變流器控制策略配合，可以明顯的改善永磁直驅風電系統的LVRT能力。