風力發(fā)電系統(tǒng)在運行過程中，由于各種原因引起的電網(wǎng)電壓波動、跌落甚至短路故障會影響發(fā)電機的不間斷運行。本文主要對電網(wǎng)電壓跌落時直驅風力發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側變換器的雙矢量電流控制策略進行了研究，并利用Matlab/Simulink對10kW直驅風力發(fā)電系統(tǒng)進行了建模和仿真，分別分析了電網(wǎng)電壓平衡跌落50%-0.25s和不平衡跌落85%-0.15s時電能變換器的動態(tài)響應。仿真結果驗證了系統(tǒng)控制策略的有效性，在電網(wǎng)電壓跌落時電能變換器仍能與電網(wǎng)保持連接，直驅風力發(fā)電系統(tǒng)具有良好的短時電壓跌落的渡過能力。
關鍵詞 永磁直驅風力發(fā)電；電能變換器；電網(wǎng)電壓跌落；雙矢量電流控制

Research of converter for PMSM Direct Driven by Wind Turbine under Grid Voltage Dips
Zhu Lin? Xu Dian Guo? Ma Hong Fei
Abstract: In the operation process of wind power generation system, the generator may be disconnected from the grid in case of disturbances such as voltage dips even a grid fault. In this paper, we set up models of 10kW direct-drive wind power generation system based on PMSM by Matlab/Simulink, and analyzed the response of power converter when the grid voltage balanced dips 50%-0.25s and A-phase unbalanced dips 85%-0.15s respectively. This contribution presents that using dual vector current controller can keep direct-drive wind turbines with PMSM connected to the grid during voltage dips. The behavior of the power converter during grid dips is demonstrated by simulations and the control strategy is correct.
Keywords: direct-drive wind power generation with PMSM; power converter; voltage dips; dual vector current control

1? 引言
隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類對能源的需求明顯增加，而地球上可利用的常規(guī)能源是有限的。同時，隨著人類活動的加劇，自然生態(tài)環(huán)境卻在不斷惡化。因此，目前世界各國都已經(jīng)把開發(fā)新能源和利用可再生能源作為未來能源發(fā)展的方向。風力發(fā)電是新能源中技術最成熟、最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一，具有占地少、無污染、建設周期短、裝機規(guī)模靈活等優(yōu)點，因此受到了世界各國的重視[1]。采用無齒輪箱的直驅永磁同步發(fā)電機雖然提高了電機的設計成本，但卻有效的提高了系統(tǒng)的效率以及運行可靠性，并且降低了噪音和機械損失從而降低了風力發(fā)電機組的運行維護成本，因此受到了越來越多的關注[2]。
隨著社會發(fā)展和技術進步，現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)對電能質(zhì)量提出日益嚴格的要求。在許多國家，電網(wǎng)電壓跌落已上升為影響用電設備安全穩(wěn)定運行的最重要的電能質(zhì)量問題，因此電網(wǎng)電壓跌落已成為討論的熱點[3]。電網(wǎng)發(fā)生突然跌落時，發(fā)電機將產(chǎn)生較高的瞬時電磁轉矩和電磁功率，可能造成發(fā)電機系統(tǒng)的機械損壞或熱損壞，所以本文研究直驅風力發(fā)電系統(tǒng)的電能變換器在電網(wǎng)電壓突然跌落時的系統(tǒng)持續(xù)運行控制。目前矢量電流控制策略一般都是基于三相電網(wǎng)平衡的條件下進行設計的。因此，本文采用雙矢量電流控制策略對網(wǎng)側變換器進行控制，通過仿真分析了系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓平衡跌落50%-0.25s和A相電壓不平衡跌落85%-0.15s的動態(tài)響應。