直驱风力发电故障穿越控制：问题与策略综述

本文综述了直驱风力发电故障穿越控制方法的研究现状与挑战。随着风能发电在电网中的比重逐渐提升，对风力发电系统在电网故障时的稳定性要求日益严格。直驱风力发电机通过全功率变流器与电网连接，其全功率变换特性被认为有利于电网故障穿越，相较于传统的双馈结构，具有更好的电网适应性。 然而，尽管如此，直驱风电机组在电网故障状态下仍存在一系列问题。例如，永磁直驱风电机组在故障条件下可能会出现直流母线电压过压、网侧转换器电流增加、谐波与负序分量等，这些都可能对电力电子设备造成威胁。针对这些问题，研究者们提出了一系列故障穿越控制策略。 针对“有功不平衡”问题，控制方法主要分为三种：一是通过降低发电机输出功率来减少换流器输入功率，以控制电压；二是消除直流母线上的不平衡功率，保持系统的动态平衡；三是增强网侧换流器的输出功率能力，以应对负载变化。这些策略各有优劣，如减小发电机输出功率可能影响发电效率，而增强转换器能力则需要考虑设备承受能力。 对于“功率波动”问题，控制策略包括消除并网电流的负序分量，确保三相并网电流的对称性，以及通过控制手段消除直流母线电压的纹波，保持电压稳定性。文献中提到的方法如限制定电磁功率、增加储能元件、提供无功功率支持和控制负序电流等，都是为了减小功率波动对系统的影响。 本文首先概述了故障穿越标准，然后深入分析了直驱风电机组在电网故障时遇到的具体问题，明确了“有功不平衡”和“功率波动”这两大核心问题。最后，作者基于当前的研究成果，对直驱风力发电机组故障穿越控制方法的未来发展提出了展望，着重强调了如何在满足标准的同时，优化控制策略以提高系统的稳定性和可靠性。