內蒙古工業大學、國網山西省電力公司電力調度控制中心、呼和浩特市供電局的研究人員廉茂航、任永峰等，在2018年第6期《電工技術學報》上撰文指出，雙饋感應電機（DFIG）風力發電系統定子側直接掛網運行，使故障穿越運行顯得尤為重要。在研究多種故障電壓補償方案與九開關變換器脈寬調制策略的基礎上，提出新穎的采用九開關變換器替代雙饋風電系統網側變換器實現并網控制與電壓串補一體化方案。

在對九開關變換器的數學模型、調制方法、工作狀態、網側九開關變換器的控制策略、直流側電壓分配以及全釩液流電池儲能環節電路模型進行理論分析的基礎上，建立網側采用九開關變換器的DFIG風電系統仿真模型。設計多種并網點電網電壓短路故障工況，分別對風電系統的電氣參數和運行特性進行深入仿真研究。

研究結果表明九開關變換器能維持DFIG機端電壓穩定，使雙饋風電機組在對稱與不對稱電網電壓故障下實現柔性故障穿越運行。

雙饋風電機組（Doubly-Fed Induction Generator, DFIG）因勵磁變換器容量小、價格低、機組諧波小的特點已成為并網型風電的主流機型[1-4]。但因雙饋感應發電機定子直接并網，其對電壓跌落相當敏感，所以在諸多風電故障穿越方案中，性能優越、配置靈活的動態電壓恢復器（Dynamic Voltage Regulator, DVR）得到了越來越廣泛的關注。

國內外眾多文獻對DVR補償故障電壓跌落進行了廣泛的研究。文獻[5]采用全釩液流電池（all Vanadium Redox flowBattery, VRB）儲能的三單相不間斷DVR提升雙饋式風電系統柔性故障穿越能力，但當電網電壓正常時，儲能單元不起作用，而且增加了控制的復雜性。

文獻[6]采用共用直流母線式三單相DVR補償電網中發生率最高的單相電壓暫降電能質量問題，但由于其每相補償單元含有H橋，使風電機組體積龐大，提高了成本。文獻[7]則采用串聯網側變換器限制轉子過電流與直流母線過電壓。

九開關變換器取代傳統背靠背雙PWM變換器為縮減變換器體積提供了技術可能性，一經提出便受到了廣泛關注。文獻[8,9]采用九開關變換器替代傳統雙饋風電系統背靠背式變換器，節省了3個IGBT。

文獻[10]提出一種用于雙饋風電系統的新型九開關統一電能質量調節器抑制DFIG定子磁鏈瞬態過程，消除電壓、電流諧波、各種故障電壓對雙饋風電系統的影響，可實現多種電壓故障工況下的低電壓穿越。鑒于九開關變換器體積小、安裝靈活度高等特點，在電助力船舶[11]、統一電能質量調節器[12]等領域已有應用研究。

九開關變換器的特殊結構使其調制方式有別于傳統調制方案。為獲取與背靠背變換器同樣的獨立輸入/輸出及直流母線電壓的合理分配，采用適宜的調制策略成為關鍵因素。文獻[13,14]采用三角載波、兩組加入直流偏置量后的正弦調制參考信號與邏輯運算生成正弦脈寬調制方案。文獻[15]為提高直流電壓利用率采用了空間矢量脈寬調制方案。

本文提出了采用九開關變換器替代雙饋風電系統網側變換器實現并網控制與電壓串補一體化方案。此方案與前文所提串補結構相比，變換器體積小、控制復雜性降低。由于全釩液流電池具有功率容量大、效率高、響應快、安全性高和成本低等優點，過載和過放能力強[16,17]，功率和容量可獨立設計，容量擴展性強，本文將其用作直流側高效儲能單元，并針對多種電網電壓短路故障工況進行VRB儲能型網側九開關變換器仿真研究，仿真結果表明九開關變換器能輔助維持DFIG機端電壓穩定，實現機組故障穿越運行。

結論

1）本文提出了雙饋風電系統中VRB儲能型網側九開關變換器拓撲結構，相比傳統雙饋風電系統增設3個IGBT可實現并網與電壓補償一體化功能。

2）九開關變換器運行在電網電壓故障期間，通過其DVR功能，可對電網電壓在0～130%范圍內的短時畸變進行補償。

3）多種電網電壓短路故障工況下九開關變換器均能維持DFIG機端電壓穩定，輔助雙饋風電機組實現柔性故障穿越運行。后續將進行小功率九開關變換器在雙饋風電系統中的應用研究。