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随着能源的缺乏、环境的污染,风电等洁净、可再生能源电能大规模并网将成为一种发展趋势,但是风电出力的时变特性、电网事故的频繁性、风电脱网等严重影响电力系统的安全运行。极具有挑战性的要求是在外部电网故障下,双馈异步风力发电机(doubly fed induction generator,DFIG)应保持不脱网运行,不断向电力系统供电,帮助电网能够及时从故障中恢复,并具有一定的无功和电压控制能力。因此,在电网故障下开展DFIG低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)能力的控制策略研究,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文研究重点如下:(1)针对电网严重故障,通过引入Crowbar保护电路来实现LVRT。为防止Crowbar电路投入时间过长,导致机组机电暂态过程紊乱,进而引起风电机组超速而脱网,本文设计了一种Crowbar主动动作和退出判据。通过仿真分析了不同Crowbar阻值对DFIG的LVRT能力的影响,结果表明在合理的Crowbar阻值范围内,Crowbar阻值越大,越有利于系统的稳定,更好实现机组故障穿越运行。(2)当DFIG并网处发生短路故障时,基于传统Crowbar技术的DFIG低电压穿越能力较低,须从电网吸收大量的无功功率,机端电压难以恢复。针对这一技术弊端,提出一种改进的综合控制策略。首先在原有Crowbar技术的基础上引入直流卸荷电路(DC-Chopper),在故障时能够抑制直流母线过电压和转子侧过电流,其次在转子侧变换器引入一个定子励磁电流的微分补偿项控制,以提升机组系统轴系机械应力。当电网发生严重故障时,改进的网侧变换器控制策略可将正常运行模式切换到无功支撑模式,从而补偿系统所需无功并为电网提供部分的无功功率。仿真结果表明,在不同电压跌落程度下,提出的控制策略均能提高DFIG的低电压穿越能力。(3)针对某个风电场故障对相邻风电场无功功率和电压跌落产生影响,本文考虑到风电场有功、无功出力较大,Crowbar电路连锁投入会从电网吸收更多无功功率。本文加入STATCOM无功补偿装置协调控制,并提出了一种基于LVRT的相邻风电场无功和电压协调控制策略。仿真结果表明,采用所提的控制策略能提高相邻风电场的故障电压,补偿风电机组无功输出能力,从而验证了该协调控制策略的有效性。