电网故障下永磁直驱式风力发电机运行与控制

本项目对电网故障下直驱永磁风力发电系统直流母线电压稳定控制、 不对称电网故障下直驱型永磁风力发电系统网侧变流器的运行与控制、不对称电压下 PWM 整流器的控制策略、不对称电压下直驱永磁风力发电系统电网同步化方法、不对称故障下STATCOM的运行和控制和基于改进型MRAS的直驱型永磁同步风力发电机无速度传感器控制进行了全面的研究；建立不平衡电压下直驱式永磁同步风电机组的控制模型，对电压不平衡对直驱式永磁同步风电机组运行影响、电网电压不平衡时直驱式永磁同步风电机组运行控制技术进行实验研究；与湘潭电机厂合作搭建国内首台1:1的2MW直驱式永磁风力发电试验系统，完成了2MW直驱式风力发电系统构建，并进行了软件的调试，成功实现直驱式风力发电系统2MW并网发电，开发的样机已经在风电场试用。 (1) 首次从电网与永磁直驱式风电机组相互作用角度，完整地研究了电网故障下的穿越运行控制，包括对称故障下电压跌落的穿越技术，不对称故障下的持续运行控制技术，拓展了“低电压穿越”的核心技术内涵。这是国际上刚开始、国内尚无人涉及的选题，也正是可形成原理、技术、方法原始创新、具有自主知识产权的关键技术内容，预期成果可进入国际风电技术的先进行列。 (2) 所进行的电网故障对永磁直驱式风电机组影响的研究，从可能出现的恶劣运行环境提出并确立风电机组参数设计、运行控制、安全保护等原则和技术，奠定变速恒频永磁直驱式风电机组主要构件的正确设计理论及方法，对增强风电机组运行能力、适应电网日益提高的并网运行要求有重要作用。 (3) 从有利于永磁直驱式风电机组、全功率双PWM变频器的有效保护深入研究直流母线保护(Crowbar)的优化电路拓扑结构，从有利于风电机组运行安全及故障后电网恢复再平衡角度深入研究了转子快速保护的投入、切除时刻控制及网侧变换器的无功补偿控制技术，完善现有的Crowbar技术。 (4) 电网电压不平衡下，永磁直驱式风电机组的无时延正、负序分解，正、负序d-q轴控制器设计及针对不同控制目标的网侧、机侧变换器控制技术在原理、方法、技术上均具原始创新意义。 (5) 搭建了1:1的实物样机，在实际系统上完成了大量的实验工作，其成果获得了湖南省科技进步一等奖。(6) 培养硕士10名，博士2名；发表论文20余篇。 2100433B

本项目从电网与风电机组相互作用的角度，完整地研究与大电网或分布式输电系统相连接的永磁直驱式变速恒频风电机组在外部电力系统故障引发的电网电压跌落、电压不平衡时的持续运行（穿越）控制技术。具体研究内容包括：电网故障下永磁直驱风电机组控制的理论基础，建立适合低电压穿越运行的控制模型与策略；电网电压跌落、三相电网电压不对称对直驱式永磁同步风电机组运行性能及其变频器运行安全的影响；外部电网故障下保证该类风电机组及其构件安全运行的保护措施、控制策略及技术，特别是为保证电网运行稳定性和电能质量，实现机组不间断运行（穿越）的控制技术。本项目立足于国内风电系统所联一般为弱电网的现实，针对现实电网对风电机组故障穿越能力的迫切要求，以期在永磁直驱风电系统低电压穿越的原理、方法方面形成若干项具有自主知识产权的先进运行、控制技术，增强我国大型风电机组安全运行能力，确保挂有风电机组电网的运行稳定和电能质量。

本书主要内容涉及直驱永磁型变速恒频风力发电系统的运行控制基础，直驱永磁风力发电机系统的建模和控制技术，永磁同步风力发电机原理、系统化匹配设计技术和齿槽转矩削弱技术，理想电网条件下永磁同步风力发电系统的矢量控制，以及有功、无功功率解耦调节和最大风能捕获追踪运行。书中还就对称电网故障下直驱永磁风力发电系统的低电压穿越运行，小值不平衡电网故障下PMSG的运行理论，直驱永磁风电机组在电网电压不对称下的穿越运行，电网故障下锁相环技术，同时还对电网电压正常与故障下的预测直接功率控制技术作了深入探讨，完善了并网型直驱永磁风力发电系统的基础理论、设计方法与运行控制策略等方面的研究。 本书可作为新能源开发及风电技术专业的研究生教材，也可供从事风电产品研发、生产制造和运行管理的研究人员及工程技术人员参考。

电永磁用控制器以单片机为控制核心的智能化控制器。以最简洁的操作为设计理念，采用超耐压的大功率输出器件。可靠的硬件保护和低微的功耗，保证系统可安全可靠的长时间运行。

① 最多可控制1000个电永磁铁单元的充、退磁动作，简单高效。

②控制器在待机或充退磁成功后电源与主回路隔断，无任何输出。

③ 可通过前面板上的通道选择开关来确定单通道或多通道输出，通道选通后，面板上对应通道的LED 指示灯亮红色。不选通时，面板上对应通道的LED 指示灯为熄灭状态。

④ 当选择多个通道输出时，分别由相应的输出接口依次输出。

⑤ 可通过CN1 口与PLC 连接，实现远程控制功能。

⑥ 可通过选配的有线控制器（以下简称“线控器”），来对产品进行充退磁电压强度、充退磁电流强度、以及充退磁时间等多达九种参数的设置。

⑦ 具备过流保护功能，当磁盘发生异常导致电流过大，控制器自动切断输出，由该通道指示灯红绿交替闪烁报警，需要断电检查外部电路，排除故障后再重新启动控制器。

⑧可选配触摸屏，无线操作等设施实现更自动化的控制要求。2100433B