双馈风电机组电网故障扭振抑制策略与虚拟配置方法

"该文探讨了在电网故障情况下如何抑制风电机组轴系扭振问题。通过对双馈风力发电机电磁转矩特性的深入分析，揭示了轴系关键参数与扭振之间的关系，指出传统的轴系参数配置方法对扭振抑制效果有限。文章提出了一种基于扭转角速度的附加电磁转矩阻尼虚拟配置方法，同时解决扭转角速度难以获取的问题，给出了等效的基于发电机转速的传动轴阻尼虚拟配置方法。通过PSCAD仿真验证了这两种方法的有效性，旨在提升风电机组在电网故障时的稳定性和控制系统的鲁棒性，减少轴系疲劳载荷和转矩脉动，保障风电安全运行。" 在风电机组中，轴系是至关重要的组成部分，它连接风力机和发电机，承担着动力传递和调速的任务。由于轴系通常表现为欠阻尼系统，任何动态转矩的变化，如气动转矩和电磁转矩，都可能导致扭振，进而引发转速不稳定和功率波动，增加维护成本。电网故障，如电压骤降或骤升，会加剧发电机端电磁转矩的波动，加剧轴系扭振，对风电机组造成损害。 现有的研究多关注发电机和变流器的电磁暂态过程以及电网交互影响，而较少涉及轴系扭振的控制。为改善这一情况，文章提出从减弱转矩过冲和增加阻尼两方面着手，以抑制电网故障下的扭振。传统方法如控制策略阻尼、阻尼滤波和附加控制器虽有一定效果，但未充分考虑轴系关键参数对扭振的影响，也没有结合双馈机组在故障状态下的转矩特性。 文中研究表明，除了阻尼外，轴系的其他关键参数，如刚度等，也会对扭振产生影响。因此，提出了传动轴阻尼的虚拟配置方案，这是一种量化方法，能根据转矩特性分析轴系参数配置对扭振的抑制效果。通过扭转角速度和发电机转速两种方式实现虚拟配置，并通过大量仿真验证了其有效性，为风电机组在电网故障条件下的扭振抑制提供了新的理论依据和技术手段。 该研究为风电机组在电网故障下的稳定运行提供了新的思路，强调了轴系参数优化配置的重要性，并通过实际的仿真结果证明了提出的虚拟配置方法能够有效抑制扭振，降低了轴系的疲劳载荷，增强了系统的整体性能。