LCL逆变器型直驱风电机的稳定性

苏勋文， 安鹏宇， 王浠再， 卢宸赐

(黑龙江科技大学 电气与控制工程学院， 哈尔滨 150022)

0 引 言

随着风能的利用率不断提高，风力发电以其独特的优势得到迅速发展。伴随电网中新能源接入数量的增加，架设更多更长的输电线路会向电网中引入大量线路阻抗，使电网逐渐呈现出弱网特性[1-3]，风电场阻抗与电网阻抗的相互影响导致系统失稳，为解决这一问题，高本锋[4]、宋瑞华[5]和苏田宇[6]提出调整控制器参数法、附加阻尼法与配置机网侧阻尼控制等多种方法改善风电并网后系统的运行稳定性。Cespedes等[7]指出可通过更改附加的滤波装置实现系统的稳定运行，但采用单电感滤波器需要较大电感值的电感，其滤波器成本高、体积大且动态性能差，已经不符合大规模风电并网的需求[8-9]，通过LCL型滤波器能够选取较小的电感实现同样的滤波效果[10]。Wen等[11]给出了阻抗法的单电感型滤波器的并网逆变器阻抗模型，其滤波电感值较大。夏丹妮[12]指出了通过阻抗法的基于LC型并网逆变器的直驱风电机阻抗模型，其小信号模型未考虑电容电流支路。

为了进一步提高并网稳定性，减小直驱风电机并网成本，笔者以阻抗法的LCL逆变器型直驱风电机为研究对象，综合锁相环、电流内环与功率外环的特性，在两相旋转坐标系下推导其等效阻抗模型，通过广义奈奎斯特判据分析部分参数对稳定性的影响。

1 直驱风电机网侧小信号模型

1.1 直驱风电机基本原理

直驱风力发电机原理如图1所示。……