基于MPPMSG的混合高压直流风电系统故障穿越技术

为解决传统风电系统变换级数多的问题,文中提出了一种基于多相永磁同步电机(MPPMSG)的混合高压直流风电系统拓扑。电机多套绕组分别连接单极性变流器并在直流侧串联形成高压直接接入直流母线,一套绕组向电机注入无功功率以改善电机调速和稳态性能。岸上变电站采用电网换相换流器,直流母线短路时可阻断短路电流。为解决多绕组耦合问题,MPPMSG采用了反馈解耦的控制策略。根据发电机短路特性分析,提出了直流母线短路时限制电机短路电流以及直流故障穿越的控制策略。最后,利用PSCAD/EMTDC搭建风电系统开关电路仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。     

具有飞跨电容辅助桥臂的五电平高压并网逆变器

结合当前五电平高压并网逆变器拓扑研究现状,提出了一种具有飞跨电容辅助桥臂的五电平中点钳位(5L-NPC)逆变器拓扑,并利用飞跨电容技术实现了中点自平衡,可作为10kV等级的风力发电、光伏等大功率并网逆变器或静止同步补偿器(STATCOM)。首先分析了造成常规5LNPC逆变器3个直流中点不平衡的原因,随后详细说明了飞跨电容技术实现中点自平衡的原理,并给出了相关参数的选取范围,最后通过实验验证了所提拓扑的正确性与可行性。     

10 kV环网柜二次控制回路数字化控制器的设计

传统10 kV环网柜的二次控制回路由接触器、继电器等模拟电路组合而成,因银川地区风沙、凝露、灰尘等因素使得传统10 kV环网柜二次控制回路故障率高、维修频繁,导致配电自动化"三遥"指标低。为解决环境因素造成的"三遥"指标低的问题,提出了利用数字信号处理器(DSP)替代传统模拟控制回路中的大部分逻辑电路,利用无触点功率半导体电力开关替代接触器功能的数字化控制器方案。从数字化控制器外接线设计及技术原理,控制器硬件电路设计以及软件设计三个方面对方案进行详细介绍。通过研制样机和现场运行验证了方案的正确性与可行性,彻底解决了10 kV环网柜二次控制回路故障率高的问题,有效提升配电自动化"三遥"指标。     

具有无功馈送绕组的多相永磁同步发电机稳态特性

对于5 MW及以上超大功率近海风电机组,现有中低压技术方案使发电机与变流器均需要承受较大电流,因此风电系统效率低下。文中简述了具有无功馈送绕组的高压永磁多相风力发电机结构。这种新的结构可以利用拓扑简单的单极性变流器串联直接实现高压直流,同时利用无功馈送绕组,向发电机注入无功功率可以实现发电机励磁与转矩的解耦控制。另外,新的技术方案还能在直流母线短路时,对短路电流峰值进行抑制。文中着重分析了该方案中发电机的稳态特性,首先推导了定子多绕组同步发电机的数学模型,然后通过数值计算的方法,利用一个设计好的6.7 MVA风力发电机相关参数对新的技术方案中发电机的稳态特性进行了分析。