基于MPC的双馈风机暂态过电压抑制策略研究

基于MPC的双馈风机暂态过电压抑制策略研究摘要弱电网条件下，双馈风机（DFIG）在电网故障清除瞬间易发生暂态过电压。传统矢量控制（VC）中，无功电流外环PI控制器存在响应滞后，导致无功功率回撤速度无法匹配系统电压的突变。本文提出一种基于模型预测控制（MPC）的转子侧变换器（RSC）直接电流控制策略。通过建立DFIG离散预测模型，以最小化电压偏差和电流跟踪误差为目标，并引入电流变化率约束，实现了无功电流的快速响应。在PSCAD/MATLAB联合仿真环境中对比验证，结果表明，所提MPC策略能将故障清除后的暂态过电压峰值降低约35%，无功响应时间缩短至PI控制的1/3，有效提升了弱电网接入的稳定性。第一章 绪论1.1 研究背景随着风电渗透率提高，风电场通常位于电网末端，通过长距离集电线路和升压变压器并入主网，形成典型的“弱电网”（短路比SCR3）。双馈风机（DFIG）因其变速恒频及无功调节能力成为主流机型。1.2 问题的提出在电网发生对称或不对称故障时，根据电网导则要求，DFIG需在故障期间提供无功支撑（高电压穿越或低电压穿越）。故障清除瞬间，电网电压骤升，若风机无功电流未及时回撤（即从“支撑模式”切换回“稳态模式”），过剩的无功功率与线路电感（箱变漏抗+集电线路电感）相互作用，极易引发危险的暂态过电压（通常可达1.3~1.5 p.u.），严重时导致风电场脱网。