《電網故障下永磁直驅式風力發電機運行與控制》是依託湖南大學，由黃科元擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：電網故障下永磁直驅式風力發電機運行與控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃科元
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目從電網與風電機組相互作用的角度，完整地研究與大電網或分散式輸電系統相連線的永磁直驅式變速恆頻風電機組在外部電力系統故障引發的電網電壓跌落、電壓不平衡時的持續運行（穿越）控制技術。具體研究內容包括：電網故障下永磁直驅風電機組控制的理論基礎，建立適合低電壓穿越運行的控制模型與策略；電網電壓跌落、三相電網電壓不對稱對直驅式永磁同步風電機組運行性能及其變頻器運行安全的影響；外部電網故障下保證該類風電機組及其構件安全運行的保護措施、控制策略及技術，特別是為保證電網運行穩定性和電能質量，實現機組不間斷運行（穿越）的控制技術。本項目立足於國內風電系統所聯一般為弱電網的現實，針對現實電網對風電機組故障穿越能力的迫切要求，以期在永磁直驅風電系統低電壓穿越的原理、方法方面形成若干項具有自主智慧財產權的先進運行、控制技術，增強我國大型風電機組安全運行能力，確保掛有風電機組電網的運行穩定和電能質量。
結題摘要
本項目對電網故障下直驅永磁風力發電系統直流母線電壓穩定控制、 不對稱電網故障下直驅型永磁風力發電系統網側變流器的運行與控制、不對稱電壓下 PWM 整流器的控制策略、不對稱電壓下直驅永磁風力發電系統電網同步化方法、不對稱故障下STATCOM的運行和控制和基於改進型MRAS的直驅型永磁同步風力發電機無速度感測器控制進行了全面的研究；建立不平衡電壓下直驅式永磁同步風電機組的控制模型，對電壓不平衡對直驅式永磁同步風電機組運行影響、電網電壓不平衡時直驅式永磁同步風電機組運行控制技術進行實驗研究；與湘潭電機廠合作搭建國內首台1:1的2MW直驅式永磁風力發電試驗系統，完成了2MW直驅式風力發電系統構建，並進行了軟體的調試，成功實現直驅式風力發電系統2MW併網發電，開發的樣機已經在風電場試用。 (1) 首次從電網與永磁直驅式風電機組相互作用角度，完整地研究了電網故障下的穿越運行控制，包括對稱故障下電壓跌落的穿越技術，不對稱故障下的持續運行控制技術，拓展了“低電壓穿越”的核心技術內涵。這是國際上剛開始、國內尚無人涉及的選題，也正是可形成原理、技術、方法原始創新、具有自主智慧財產權的關鍵技術內容，預期成果可進入國際風電技術的先進行列。 (2) 所進行的電網故障對永磁直驅式風電機組影響的研究，從可能出現的惡劣運行環境提出並確立風電機組參數設計、運行控制、安全保護等原則和技術，奠定變速恆頻永磁直驅式風電機組主要構件的正確設計理論及方法，對增強風電機組運行能力、適應電網日益提高的併網運行要求有重要作用。 (3) 從有利於永磁直驅式風電機組、全功率雙PWM變頻器的有效保護深入研究直流母線保護(Crowbar)的最佳化電路拓撲結構，從有利於風電機組運行安全及故障後電網恢復再平衡角度深入研究了轉子快速保護的投入、切除時刻控制及網側變換器的無功補償控制技術，完善現有的Crowbar技術。 (4) 電網電壓不平衡下，永磁直驅式風電機組的無時延正、負序分解，正、負序d-q軸控制器設計及針對不同控制目標的網側、機側變換器控制技術在原理、方法、技術上均具原始創新意義。 (5) 搭建了1:1的實物樣機，在實際系統上完成了大量的實驗工作，其成果獲得了湖南省科技進步一等獎。(6) 培養碩士10名，博士2名；發表論文20餘篇。
