自同步电压源永磁直驱风电机组的直流电压同步机制及其统一控制结构

新型电力系统呈现出新能源高比例渗透和电力电子装置高比例接入的“双高”特点，电压源控制是提高“双高”电网下风电机组并网稳定运行的有效方法。基于并网变换器直流电压同步并网的控制方法可有效实现永磁直驱风电机组的自同步电压源控制，但该控制方法下存在直流电压无法维持在设定值的问题。为解决上述问题，提出一种新型直流电压同步控制方法，在电网频率变化时控制直流电压始终维持在设定值，且使同步控制器的输出频率保留实时映射电网频率变化的特点。详细阐明了所提控制方法的同步机制，揭示了其与现有2种直流电压同步控制方法之间的本质联系与区别；在此基础上，提出上述3种直流电压同步控制方法的统一控制结构，并利用频域分析法对3种同步控制方法的动态特性、抗扰性以及阻尼特性进行了对比分析。搭建了2 MW永磁直驱风电机组的仿真模型和硬件在环实验平台，仿真和实验结果表明，所提的直流电压同步控制方法在直流电压维持恒定的前提下，同步频率可以准确实时映射电网频率变化，且扰动项对同步频率的影响不超过0.5%。