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电网电压对称跌落下的双馈感应发电机PIR控制及改进,电网电压对称跌落下的 第33卷第3期xx年1月25日106中国P roceed in gsof th e CS EE电机工程学报V o133N o3xxCh inSo cfor El ecE n g Jan25，xx02588013 (xx)03010611TM614文献标志码A学科分类号47040电网电压对称跌落下的双馈感应发电机P IR控制及改进张禄，金新民，唐芬，梁晖(北京交通大学电气工程学院，北京市海淀区100044)I mp rov ed P I-R Con trolfor Dou blyF edI nduct ion G en er at ors Un derG ri d Vol tageSy m met rical D ip ZH AN GL u，J INX inmin，TA N G Fen，L IANGH ui(School of E lectricalE ngineer i ng，Beij ingJiaotong University,Haidian District，Beijing100044，China)A BSTRA CTA nimproved PI+resonant(PIR)control fordoubly fed induction generator(DFIG)with theactive f l uxdamping bythe rotor side converter(RSC)is presentedin the p aperD urin gthe symm etri cal gr idv ol tag e dip，transient resp o nsesof th e statorf l u x an dro to r ov erv oltag e areanaly zedT he damping rate of thetransien tstator-f l ux isaeler atedand f l uxoscill ati on iseli min atedb ym eanso f the imp roved controlto t h erotor curren tA ndthen t h erotor overv oltagean dov ercurrentare reduc edC omparedw ith the conv ent ional PI r egul ator,PIR controlc anachi eve zero steadystate errorto both th efundamental dcreference andthe resonantac referen ceH ence th e sy stemin terference rejecti onto gri dv oltag e dip is i mproved，and controlauracy of the proposedscheme is guara nteedC alcul ation methodof thetra nsient rotorcu rrent refer ences a n dparam eter s designon P IR regulator are giv enSi mulationa n d exper i m ental re sults vali dateth e theoreticalanaly si s andthe feasibility of the impr oved control sch emeK EY WORD Sdoubly fed induction generator(D FIG)；low voltage r i dethrough；PI+resonant(PIR)cont r ol；sta tov f l uxdam p in g；rotorsi de co nv erter摘要针对双馈感应发电机组转子侧变流器，提出一种基于比例积分谐振(PI+resonant，PIR1调节器的磁链有源衰减改进控制算法。 对电网电压三相对称跌落故障下的定子磁链和转子过压暂态响应进行分析，通过改进转子电流控制加快定子暂态磁链衰减并消除磁链振荡，降低转子过压和过流。 与常规PI调节器相比，PIR能同时对基波直流指令和谐振频率处交流指令实现无静差响应，提高系统对电网电压跌落的抗扰性，保证改进算法的控制精度。 该文给出了磁链有源衰减中暂态转子电流的计算方法和PIR参数设计原则，仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和改进算法的有效性。 关键词双馈感应发电机；低电压穿越；比例积分谐振控制；定子磁链衰减；转子侧变流器0引言近年来，国内风力发电装机容量逐年上升，大型风电场接入对电力系统稳定性的影响日益突出。 为此电网公司不断完善风电并网标准，其中风电机组的低电压穿越(1ow voltageridethrough，LV RT)能力备受关注1-4。 双馈感应发电机(doubly fed induction generator，DFIG)采用变速恒频发电技术，具有调速范围宽、功率变流器容量小、功率因数调节灵活等优点，被广泛应用在风力发电领域。 但是，双馈风电机组对电网电压扰动十分敏感，电网电压突然跌落会引起电机磁链振荡以及转子过压和定转子过流，威胁小容量转子侧变流器(rotor sideconverter，Rsc)的安全，导致低电压穿越失败【5J。 双馈风力发电系统基本结构如图1所示。 r图1双馈风力发电系统原理图F ig1S ch em at ic di agr amo fth eD F I Gsy stem目前，已有不少文献对双馈风电机组LVRT技术进行了研究。 在硬件改进方面，文献910介绍了基于转子主动式Crowbar的LV RT技术，详解Crowbar的设计和控制方法；文献11采用在电机定子侧串联阻抗的方式减小磁链振荡，但是控制第3期张禄等电网电压对称跌落下的双馈感应发电机PIR控制及改进107相对复杂、经济性差。 在软件控制方面，文献12通过控制电机漏磁链抵消了定子磁链中直流分量对转子回路的影响，但控制效果会受到漏感值的限制；文献13建立了DFIG暂态精准模型，提高了系统在电网波动下的动态响应性能；文献14实现了转子磁链实时跟踪补偿定子磁链，可以降低转子过流，但磁链观测和控制算法较为复杂；文献15161分别根据电网故障下的定子电流和转子电流反馈得到转子电流指令，仿真和实验结果验证了抑制定转子过流的效果；文献1316的控制方法都能抑制转子过流，但不利于电机暂态振荡磁链的衰减。 本文对电网电压三相对称跌落下的DFIG电磁暂态响应进行分析，提出一种基于比例积分谐振(proportional integralplus resonant，PIR1调节器的磁链有源衰减控制算法。 一方面，PIR对谐振频率处的良好控制增益，可以提高系统对电网电压突变的抗扰性，降低定转子过流；另一方面，通过控制转子电流加快电机暂态磁链衰减，彻底消除磁链振荡和转子过压；PIR确保了系统对暂态转子电流交流指令的快速准确响应，跌落期间无功支持更加迅速和平稳。 本文给出了磁链有源衰减的原理和控制方法以及PIR参数的设计原则；15Mw双馈系统仿真和90kW双馈电机平台实验结果验证了改进算法对提高双馈风电系统LV RT性能的有效性。 1DFIG模型和暂态分析11DF IG模型定转子均采用发电机惯例，在电网电压同步旋转坐标系(synchronous rotating f lame，SRF)下，DFIG定转子电压和磁链方程为lis=-ls一d一j QUr=-R一一j。 d J，l+Lm ir=t fr+fs式中U、U、is、矢量；、，=F a+jF q；C O和C O1分别为电网同步角频率和电机转差角频率；R。 、L、R、L、L分别为归算到定子侧的定、转子电阻和电感以及互感。 归算到定子侧的DFIG矢量等效电路如图2所示。 分别为定子、转子电压和电流分别为定、转子磁链矢量，矢量形式图2双馈感应发电机矢量等效电路F i g2C omplex equival entci rcui tof D F IG由式 (1)和 (2)可以得到转子电压方程为，|U Jlo一j l r l+E rUr=一(+ (3)式中转子暂态电阻Rr=R+。 2L2)；转子暂态电感三一三；转子暂态漏磁链子反电动势臣可表示为Ls L s l=；转争(+Jc orgs) (4)转子反电动势层是电机暂态分析的关键变量，体现了DFIG电磁暂态响应及其对转子回路的影响。 根据式 (3)得到的转子侧矢量等效电路如图3所示。 图3双馈感应发电机转子侧矢量等效电路F i g3R otor plex equiv alentci rcuit of D FI G12电网电压跌落下的电机暂态分析当定子电压矢量U从U。 1三相对称跌落到U。 2，与之对应的稳态定子磁链是阻，可近似认为1=-U。 1j co。 和考虑电网电压跌落自身的振荡过程，认为在to时刻DFIG定子电压从U。 1瞬时跌落到U。 2，则在SRF下的定子磁链响应方程5-6,8为l和2。 忽略定子电2=一lf。 2j co。 不(f)=2(f)+(1(to)一2()e e1 (5)式中前一项是跌落后定子磁链稳态分量，记做后一项是跌落产生的暂态振荡分量，记做幅值以的速率衰减，振荡频率是C O。 其中O rs根据转子回路控制形式会有所不同，需要具体分析6。 将式 (5)代入式 (4)，并忽略RL项网电压跌落期间的转子反电动势；。 ，得到电为厂()=2)一(1一)(1(to)-U2()e一e一q (6)式中转差率S=C O1co。 前一项稳态分量记做后一项暂态振荡分量记做；。 108中国电机工程学报第33卷式 (6)说明，分别在fm=to(S0)时，转子过压达到最大峰值为=幻+兀。 厂巨(fm)=m_11I Usl+(1一)(1。 ll Ls1) (7)正常运行下的DFIG转差率在02之间，幅值远大于，且跌落幅度越深或者电机转速越高，引起的转子过压越高，当直流电压时，必然造成转子回路过流和中间直流过压。 此外，是以振荡的交流量，将对转子控制系统构成低次输入扰动。 可见，定子磁链和转子反电动势中的暂态振荡分量是造成RSC控制性能下降甚至故障的原因。 以上DFIG的跌落响应分析忽略了定转子之间的电磁耦合作用，然而，转子控制和转子电流会对和的幅值衰减过程以及振荡频率产生影响。 超出RSC中间根据式 (1)和 (2)可以得到(一一j)+一Us (8)(11Ls式中体现了转子电流对定子磁链的影响。 S la m(91式 (9)表明，转子电流对影响程度与R。 大小有关(认为链作为状态变量，在不同转子电流下15Mw90kW的DFIG系统特征根变化轨迹如图4所示。 可见，大功率DFIG的。 较小，频率变化范围在4950Hz；而小功率DFIG的偏大，振荡频率在4550Hz之间。 转子电流越大，振荡频率偏离电网频率越严重。 DFIG参数详见附录A。 的暂态响应特性的L1)。 以定子磁和跌落响应的振荡吕R e(a)15MW-DFIG(b)90kWD FIG图4不同转子电流下的定子磁链特征根变化轨迹F ig4E igenv alu ev ar i ation locu sof th e stator-f l ux u n d er differ ent rotor curr ents13转子侧变流器控制模型转子侧变流器通常采用SRF下的电流闭环功率解耦控制，d轴电流控制电机励磁电流和定子无功功率，轴电流控制电机转矩和定子有功功另外，采取层前馈补偿以提高系统对电网电压波动的抗扰性。 转子侧电流矢量控制原理如图5所示，其中控制系统检测和推算变量带有上标“。 转子侧电压型脉宽调JU(pulse widthmodulation，PWM)变流器传递函数近似为无延时的比例放大环节输入电压调制指令是，输出端电压是u。 不考虑系统数字采样和计算延时。 G)代表电流控制环节，通常采用PI调节器，可实现对转子电流基波直流量的快速无静差控制。 。 ，最j l瞩；j(o slL；ir图5转子侧电流矢量控制框图F ig5S chematic diag ra mof rotor current vector contr ol PI调节器传递函数可表示为G PI(一+等 (10)豢鲁GPT_R()K p+K_L I+ (12)第3期张禄等电网电压对称跌落下的双馈感应发电机PIR控制及改进109角特性，而且在特定谐振频率50Hz处也具有较高的开环增益以及无静差的幅值和相角闭环特性。 另外，PI和PIR的相角裕度分别是866。 和566。 ，PIR具有较好的稳定性。 图6(b)说明，PIR消除了系统在50Hz频率下的幅值和相位稳态误差，而PI控制随着频率增加相位误差明显增大，在50Hz处的相位特性劣于PIR。 图7是转子侧电流调节器G)分别采用PI和e舀fI-Iz(a)开环波特图p T歹II、。 0_【R一、5O fHz(b)闭环波特图图6PI与PIR控制下系统波特图F ig6B od eplo tof th esy stem un der PI an dPIR con trols j2鑫t煺。 f。 q lrd教q、O001020-3O4ts(a)PI调节器j2鑫粪髫。 、0001020304s(b)PIR调节器图7转子侧电流控制特性仿真F ig7Sim ula tion results of rotorside current control PIR下的电流跟随特性的对比分析在01S，PI和PIR都能快速无静差的响应阶跃指令；在0203S对50Hz交流指令的响应中，PI控制存在相位误差，而PIR完全消除了相位误差；在0304S，E r中添加50Hz交流信号作为系统输入扰动，PI控制下产生了较大的相角误差，而PIR经过调节仍然可以准确跟随指令信号。 在PIR调节器参数的设计中，文献21介绍了不同参数下PR调节器频率特性的变化，而对于PIR调节器，和可遵循常规PI调节器的设计原则，兼顾系统响应速度、超调、稳态精度以及抗扰性。 下面重点分析是不同和。 参数下的15MW双馈系统开环波特图，参数额定值与图6相同。 图8(a)表明，谐振系数越大，系统在谐振频率点的增益越大，其电流稳态精度越高；然而，随着度随之减小，系统的稳定性变差。 经计算可以得到，当为 10、100和500时，系统相角裕度依次为82。 、57。 和29。 图8(b)表明，参数。 变化时，系统在谐振频率点的增益不变，但可以增加谐振频率点附近的增益，加大系统带宽，在被控交流分量频率出现偏差的情况下，适当增加。 能够提高谐振和的选取原则。 图8增大，相角裕兽趔一f(a)不同参数，R下系统开环波特图fHz(b)不同参数珊。 下系统开环波特图图815Mw双馈系统开环波特图不同谐振调节器参数下的F ig8O pen-loop Bode plot oft he15M WD FIG system un der d iffer entr esona ntregu lato rp ara meters110中国电机工程学报第33卷频率点附近的控制精度。 然而，增大o7同样会降低系统相角裕度，当。 为 1、5和20时，系统相角裕度依次为78。 、57。 和33。 工程上通常要求系统相角裕度大于45。 l J，所以，KR和。 的选取要兼顾足够的控制增益和系统稳定裕度2个方面。 由图4可知，15Mw双馈系统的定子磁链暂态分量振荡频率偏差不到1Hz，而90kW双馈系统振荡频率偏差会达到5Hz。 综合上述分析，针对15Mw双馈系统的PIR参数选取为K p=1，K I=100，KR=100和。 =5rads；实验90kW双馈系统的PIR参数选取为Kp=3，=300，KR=200和22磁链有源衰减控制认为电网电压跌落或恢复阶跃瞬时完成，仅考虑电机定子磁链暂态分量电流，式 (8)可改写为。 =10rads。 及其对应的暂态转子=(一一j)+-t (13)(1z Ls根据21节分析，当R SC电流环采用PIR时，可以认为电网电压突变下的转子电流始终跟随电流指令值，则暂态转子电流=0。 此时式 (13)的特征根是P。 1，2=一O rs。 _+j co。 ，其中的衰减系数O rs。 =。 大功率DFIG的JR通常较小，所以较慢。 另外，转子开路时的式 (13)说明，通过控制转子电流可以改变定子磁链的动态响应特性。 为了加快R SC暂态转子电流指令给定为衰减衰减系数也是Os。 的衰减速率，将一 (14)L m式中为转子d轴和q轴暂态电流控制增益。 将式 (14)代入式 (13)可以得到磁链有源衰减控制后的定子磁链暂态方程为一=(一一j) (15)U式中衰减系数O rst=(1+根据式 (15)，定子暂态磁链的特征根是P。 t12=。 一Os+jco。 可见，通过调节可以改变速率。 针对15Mw双馈系统(电机参数见附录A)，表1给出了不同与o-s之间的关系，子磁链衰减越快。 同时需要根据RSC电流裕量合理设置值，也可根据控制要求将d轴和q轴增益设置成不同值，并且采取必要的指令限幅防止变流器过流。 的衰减越大，定表1定子磁链衰减与暂态电流控制增益的关系T ab1S tato r-flu xd ampin gfor th e different val ue ofk aq电机定子磁链暂态分量的计算方法为=一 (16)式中定子磁链瞬时值态值=一(+iJOo,)。 在电网电压跌落和恢复过程中，的计算需要考虑电机磁路饱和问题，通过测绘电机主磁路饱和特性曲线(见附录B)对厶和电感值完成校正，保证动态定子磁链观测的准确性。 改进后的RSC控制原理如图9所示。 电流环采用PIR调节器；虚线框内是磁链有源衰减控制算法根据式 (16)计算暂态定子磁链式 (14)得到暂态转子电流指令=f。 十三；定子磁链稳d和。 ，根据和图9转子侧改进控制算法原理图F ig9S chemati cdi agr amof improved rotor contr ol scheme23RS C输出控制能力分析上述提出的DFIG转子侧改进控制的效果必然受到RSC输出电压和电流能力的影响。 由式 (3)可知，RSC交流侧输出电压须抵消跌落引起的转子反电动势E，并留有一定裕量以控制转子电流。 R SC输出电压的可控范围受限于中间直流母线电压bd。 以及PWM调制策略，采用SVPWM调制下的u线电压峰值等于ud幅值l2。 当层线电压峰值超过ud。 时，会造成RSC输出电压过调制和d。 过压，导致转子电流的控制精度下降甚至过流保护。 根据式(71所示的跌落期间别对仿真15Mw和实验90kW的DFIG系统R SC输出电压可控范围进行分析，如图l0所示，图中峰值电压表达式，分第3期张禄等电网电压对称跌落下的双馈感应发电机PIR控制及改进111OOO2O l406?0晷 1、l童=、一O jS S(a)15MW-DFIG(b)90kW-DFIG图10转子反电动势峰值和R SC输出电压可控范围分析F ig10A na ly sisOi lth ep eak amp li tu de o fEran dthecontr ol la ble regi onofR SC outp utvo ltage每条曲线是不同跌落残压lU2l下的层峰值。 15Mw和90kW双馈变流器Ud。 分别为l100V和400V，所以能保证R SC输出电压始终大于目的绝对可控区域如图l0阴影部分所示。 在额定转速下=一02)，15Mw双馈系统跌落残压不能低于80，而90kW双馈系统则不能低于65。 可见，电网电压跌落下R SC输出电压绝对可控的跌落范围很有限。 然而，与三相电网电压不平衡下转子过压工况不同【2，电压跌落引起的转子反电动势中幅值较高的暂态分量会随时间衰减，加快暂态磁链减将使E尽快减小到低幅值的稳态分量提出的磁链有源衰减控制能够大大提高RSC在跌落期间的控制能力，其控制效果将在31节仿真中进行验证。 中间直流母线支撑电容具有一定容量，所以允许短时高于Ud c并将部分转子能量充入直流母线，此时RSC输出PWM脉冲可采取线性调制区内的饱和限幅策略。 当然，电网电压严重跌落或者RSC控制不当可能导致“d。 超出安全阈值，此时需要触发转子侧Crowbar以保护R SC并促进减。 电网电压跌落到20下“d。 过高引起Crowbar动作的工况将在32节实验中进行分析。 RSC输出电流峰值受到功率器件电流最大通断能力的限制，考虑到应用磁链有源衰减控制后的转子电流指令的约束条件为衰。 因此，衰+lr=(+矗Q)+()=()+()一 (7)i t*一叼kq式中为转子电流稳态分量，包括励磁分量和无功分量暂态分量，包括店和流侧电流峰值，需为电流响应超调留有一定裕量。 以及有功分量一；为转子电流；t为RSC允许最大交3仿真和实验31仿真对15MW的DFIG系统仿真结果说明了转子侧改进控制算法的效果，如图11所示。 算法 (1)采用PI调节器，算法 (2)采用PIR调节器，算法 (3)耋皿硎意挺星暴挺星惹挺定子磁链d轴分量Wb(a)定子磁链(算法1)定子磁链d轴分量Wb(b)定子磁链(算法2)定子磁链d轴分量Wb(C)定子磁链(算法3)ts(d)定子磁链d轴分量112中国电机工程学报第33卷ts fe1定子磁链q轴分量ts m定子电流d轴分量ts(g)定子电流q轴分量ts(h)转子电流d轴分量算法3J I8算法1?一?一2_ts(i)转子电流q轴分量ts0)中间直流电压ts(k)RSC输出线电压调制波(算法1)ts (1)R SC输出线电压调制波(算法2)黼(m)RSC输出线电压调制波(算法3)图1l电网电压对称跌落下双馈系统仿真结果F ig11S imul ation resu lts oftheD FIG system un der symmetr icalgri dvoltage dip采用PIR加磁链有源衰减控制算法。 电网电压对称跌落到50，电机转差率为一02，控制参数与图6相同，=30。 跌落前DFIG满发额定有功电流，跌落期间满发额定无功电流。 如图1l(aH比定子磁链的衰减过程可知，PIR控制下最缓慢，应用磁链有源衰减控制后的衰减显著加快；图11(f)_-(i)说明，PI控制下的定转子过流最大且持续时间较长；PIR能够很好抑制跌落产生的暂态电流，定转子过流最小；添加了交流指令法 (3)在跌落初期转子电流略大，而之后由于迅速衰减和振荡消除，定转子无功电流最平稳。 从图11(j)的“d。 对比结果可知，算法 (1)和 (2)的Ud c过压峰值较高，且算法 (2)在跌落期问J dc持续脉动，而算法 (3)的“d。 过压最小并且能够快速趋于平稳。 图1l(k)_(m)是RSC输出三相线电压调制波形(幅值以额定“d。 标幺化)，其反映了目的幅值及其衰减情况。 可见，算法 (2)不利于的转子过压会导致“d。 脉动和RSC输出过调制；算e)，对衰减的算的和的衰减，持续第3期张禄等电网电压对称跌落下的双馈感应发电机PIR控制及改进l13霉喜喜邑墓邑tOoo ms格)(a)定子电压和定子电流(PI)_-F Hj_；Irt(1OO ms格、(C)中间电压和转子电流(PI)tO oo ms格)(b)定子电压和定子电流(PIR)耄邑耄邑J-一l lI|ll l_V flI_t(1OO ms格、(d)中间电压和转子电流(PI-R)。 _I I III IIW IIL6I7肌血-r一t(oo ms格)(e)定子电流幽轴分量(PI)t(1O0ms格1(曲转子电流d轴分量一蜥_t(100ms格1(i)转子电流q轴分量(PI)蜒01堙0宝n lI|I fI 1、t(1ooms格)(f)定子电流由轴分量(PIR)t(1O0ms格1f1l1转子电流d轴分量(PI-R)-lI二l|J上I。 r-_t(1O0ms格1(j)转子电流q轴分量(PI-R)图12PI与PIR控制下的系统对比实验结果F ig12C omp ar ative expe rimenta lre sultsof thesystem un der PI an dPIR contr ols较小。 如图12(eH明，PIR控制消除了跌落期间定转子电流振荡，转子启动过流峰值较小，无功电流可见，PIR控制对抑制质量有较好效果。 图13是PI、PIR以及PIR加磁链有源衰减控制下的定子磁链和电磁转矩对比实验结果。 如图13(a)、(c)和(e)，3种不同控制下，在转子Crowbar动作期间(图中阴影时段)的定子磁链暂态分量有所衰减，在RSC恢复运行后，PI和PIR控制下的衰减缓慢且存在小幅振荡，而添加磁链有源衰减控制下的衰减迅速，跌落期间的定子磁链更加平稳。 如图13(b)、(d)和(f)所示，PIR加磁链有源衰减控制由于有效消除了定子磁链和定转子电流振荡，因此跌落期间的电磁转矩没有脉动。 可见，PIR控制对衰减和消除转矩脉动没有作用，需要附加磁链有源衰减控制加以改善。 图14是转子侧PIR加磁链有源衰减控制的实验结果。 如图14(a)和(b)，跌落期间的定转子启动过流小，无功电流平稳；电压恢复时的转子过流较小，RSC能够不问断运行。 图14(c)和(d)说明，磁j)，在SRF下的定转子电流说和更加平稳。 扰动和改善定转子电流都l14中国电机工程学报第33卷害釜t(1O0ms格(a)定子磁链由轴分量(PI)-1d lI1I?一r一-?蕊埘瑟t(100ms格1(c)定子磁链幽轴分量(PIR)帆，。 f r鬣?鼹荔t(1O0ms格11e)定子磁链幽轴分量fPIR加磁链有源衰减)蜒菖0昌蜒百昌蜒舍弓0高tOoo ms格1(b)电磁转矩(PI)毫_罐州1I jf II啪一鞋黪t(100ms格)(d)电磁转矩(PIR)爱釜渤一一I llll鞋毯鞋t(1O0ms格(f)电磁转矩(PIR加磁链有源衰减)图l3不同控制下的定子磁链和电磁转矩对比实验结果F ig13C omparativeexp erimen talresu ltsof stator-fl u xand electrom agn eticto rq ue underdiffer entcontrols言邑一难墨蝗0宝t(100ms格1(a)定子电压和定子电流言邑一蜒墨t(100ms格)(b)中间电压和转子电流I醢1一Tl_一F t(1O0ms格)t(1O0ms格)(c1转予电流d轴指令和反馈(d)转子电流q轴指令和反馈图14PIR加磁链有源衰减控制下的系统实验结果F ig14E xp erim en tal resu ltsofthesystem under PI-R plus active stator-flu xd ampi ng control链有源衰减的暂态电流指令量，在PIR调节器的控制下，反馈电流够较好响应交流指令，达到了加快链振荡的目的。 综上所述，相比于传统PI控制，PIR调节器和是交流分和衰减并消除磁能增强了RSC对是不利于磁链有源衰减控制算法能够消除定子磁链和转矩振荡，从根本上消除了对转子控制的影响。 另外，PIR有利于转子电流环对保了磁链有源衰减算法的控制效果。 的抗扰性，定转子电流较好；但衰减，跌落期间存在磁链和转矩振荡。 和的动态响应，确4结论本文对电网电压跌落造成的DFIG暂态响应及其影响进行了分析，提出了一种基于PIR加磁链有源衰减的转子侧改进控制算法，给出了PIR调节器参数的设计原则和磁链有源衰减的控制方法，对比说明了改进控制算法的特性和优点。 通过系统仿真和实验测试验证了改进算法的可行性和有效性。 主要结论包括1)电网电压对称跌落故障会引起DFIG暂态过渡过程在SRF下的定子磁链和转子反电动势含有衰减的暂态分量，造成定转子过流和电磁转矩振荡，其振荡频率在SRF下都是C O；2)PIR调节器对谐振频率交流分量的控制特性提高了系统对转子反电动势定转子过流和改善无功电流质量有较好效果，但是不利于定子磁链暂态分量的衰减，跌落期间存在电磁转矩脉动；3)磁链有源衰减控制中的附加暂态转子电流加快了衰减，并最终消除了定子磁链和电磁转矩振荡，从而消除了对转子控制的扰动，使定转子电流更加平稳，控制效果需要准确的检测定子磁链暂态分量；4)PI R对谐振频率的无静差控制特性保证了磁链有源衰减算法中暂态转子电流的动态响应性能，二者结合应用兼顾了抑制定转子过流和加快衰减两个控制目标，因此获得了更好的低电压穿越控制性能。 的抗扰性，对抑制参考文献1贺益康，周鹏变速恒频双馈异步风力发电系统低电压穿越技术综述J电工技术学报，xx，24 (9)140146H eY ikang，Z houPengOv erview of the low v oltageri dethrough technology forv ariablespeed constantequency doubly fed windpower generation systemsJT ransactionsof China E lectro technicalS ociety，xx，24 (9)140-146(in Chinese)王伟，孙明冬，朱晓东双馈式风力发电机低电压穿越2一斑N一釜一靶Nv耋第3期张禄等电网电压对称跌落下的双馈感应发电机PIR控制及改进l15技术分析J电力系统自动化，xx，31 (23)8489W an g Wei，Su nM in gd ong，Z huX iaodo ngA nal ysis on the low voltageridethrough technologyofDFIGJA utomation of ElectricP owerSystem，xx，31 (23)8489(in Chinese)黄学良，刘志仁，祝瑞金，等大容量变速恒频风电机组接入对电网运行的影响分析J电工技术学报，xx，325 (4)142149Huang X ueliang，Liu Z hiren，Z huRuij in，et a1Impact ofpower system integrated w ith largecapacity ofv ariablespeed constantequency wind turbinesJTransactions ofChina E lectro technical Society，xx，25 (4)142149(in Chinese)Tsili M，Papathanassiou SA reviewof grid code technicalrequirements forwind farmsJ】Renewable Power4G eneration，IE T，xx，3 (3)308-3325贾俊川，刘晋，张一工电网电压故障时双馈异步发电机定子磁链的动态特性研究J中国电机工程学报，xx，31 (3)9096J iaJ unchuan，L iuJi n，Z hangY igongD ynam iharacter istics ofstator fluxof doublyfedinduction generatordur i ng gridvoltage faultJ】Proceedings ofthe CSE E，xx，31 (3)9096(in Chinese)6杨淑英，张兴，张崇巍，等电压跌落激起的双馈型风力发电机电磁过渡过程J电力系统自动化，xx，32 (19)85-91Y an g Sh uying，Z hang Xing，Zhang Ch ongw ei，et a1E lectro-magic transitionofdoubly f e dw indturbi nesinitiated byvoltage dipJAutomation of Elect r icP owerSystem，xx，32 (19)8591(in Chinese)7】Morren J，de HaanS WHRidethrough of wind turbinesw ithdoublyf e d induction ge neratorduring avoltagedipJIE EETransactions onE nergyConversion，xx，20 (2)435441Morren J，de HaanS WHShortcircuit currentofwind turbines withdoubly f edinduction generatorJIEE E8Transactions onEnergy Conversion，xx，22 (1)1741809Lohde R，Jensen S，K nopA，et a1A nalysis of threephase grid failure onD oublyF edIn ductionGenerator ride-through El ectronics andA pplicationsA alborg，D enmark，xxusing crowbarsCProcof Power1810徐殿国，王伟，陈宁基于撬棒保护的双馈电机风电场低电压穿越动态特性分析J中国电机工程学报，xx，30 (22)2936X uDiangu o，W angWe i，C henNi ngD ynamiharacter isti canal ysisofdoublyf edinduction g eneratorlow voltageride-through basedon crowbarprotectionJProceedings ofthe CSEE，xx，30 (22)2936(in Chinese)11】Y anX，Venkatara mana nG，Wang Y，et a1GridFault tolerant operationof dfigwind turbinegenerator usinga passiveCongress andE xposition(E CCE)Sa nJ ose，USA，xxresistance workCEnergy Conversion38238912向大为，杨顺昌，冉立电网对称故障时双馈感应发电机不脱网运行的励磁控制策略J中国电机工程学报，xx，26 (3)164170X iangD awei，Y angShunchang，R anL iR idethrough control strateg yof adoubly fedinduction generator forsymmetrical gridfaultJ】Proceedings ofthe CSEE，xx，26 (3)16417013胡家兵，孙丹，贺益康，等电网电压骤降故障下双馈风力发电机建模与控l JJ电力系统自动化，xx，30 (8)21-26H uJi abing，Sun Dan，H eY ikang，et a1M odeling andcontr olof dfigw ind energy generationsystem undergr idvoltage dipJ】A utomationofElectric PowerSystem，xx，30 (8)2126(in Chinese)14】X iaoS，Yang G，Zhou HA LV RT controlstrateg yonflux tr ackingforbased pow er DFI G-ba sedwi ndsystemsC8th Intern ationalConference onPower Elect ronics-ECCE AsiaJej u，Republic ofKorea，xx768215】L imaF KA，Luna A，Rodriguez P，et a1Rotor voltagedy namics inthedoubly-fedinductiongener atorduri nggrid faultsJ】IE EETra nsactions onPower Electronics，xx，25 (1)118-13016蔚兰，陈国呈，宋小亮，等一种双馈感应风力发电机低电压穿越的控制策略J电工技术学报，xx，25 (9)170175Y uL an，C henG uo chen g，S ong X iao liang，et a1A lowvoltageridethrough ofst rate gy fordoubly fedinduction generatorJTransactions ofChinaElectrotech nicalSociety，xx，25 (9)170175(in Chinese)17Lopez J，Sanchis P，Roboam X，et a1Dynamic behaviorofthedoublyfedinductiongenerator duringth reephase voltagedipsJIE EETransactions onEnerg 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