电网电压较大跌落下双馈风电系统LVRT控制研究

【摘要】：多数大规模风力发电场处于比较偏僻的区域,电网相对薄弱,特别是电网电压存在较大跌落的可能,大规模的风电机组解列将会严重威胁电力系统的安全运行,为此,通常需要风电机组具备电网故障条件下的穿越能力。针对电网故障条件下双馈感应发电机低电压穿越控制的研究已成为近年来的研究热点。双馈感应发电机的控制主要采用矢量控制,获得准确的定子磁链角是矢量控制中实现双馈感应发电机系统准确解耦的关键,理想电网电压条件下,通常采用基于电压模型的磁链观测算法观测定子磁链,然而,传统磁链观测算法大都采用低通滤波器代替纯积分,会引入幅值相位误差,通常需要准确地获取电机同步角频率用于补偿误差或者用于动态调整低通滤波器的截止频率来消除误差。为了提高传统定子磁链观测算法的精度,本文首先研究了双馈感应电机同步角频率估计方法。电网较大跌落条件下,双馈感应电机定子磁链可能会产生负序和暂态直流分量,这将会影响传统定子磁链观测算法的精度和速度,使双馈感应发电机系统无法获得准确解耦,近而影响低电压穿越控制算法的有效实现。为了实现电网故障条件下双馈感应发电机系统的准确解耦,本文进一步研究了新型的定子磁链观测算法。电网较大跌落条件下,定子磁链中的暂态直流分量和负序分量是引起转子过电流的重要原因,为了防止转子侧过电流的出现、确保发电机的安全与稳定运行,必须抑制定子磁链暂态直流分量以及负序分量对发电机转子侧的不良影响。现有的控制策略通常需要提取出定子磁链各序分量进而用于控制,因此,研究电网较大跌落条件下定子磁链各序分量的准确、快速提取算法具有重要意义。本文具体研究内容如下:提出使用二阶广义积分器-锁频环(second order generalized integrator-frequency locked loop,SOGI-FLL)估计异步电机同步角频率的方法,并对其频率响应性能进行理论分析和仿真验证。构建了基于异步电机矢量控制的转速电流双闭环调速系统实验平台,将SOGI-FLL估计出的同步角频率用于磁链观测算法中,实验结果验证了所提方案的有效性。提出使用双二阶广义积分器锁频环(dual second order generalized integratorfrequency locked loop,DSOGI-FLL)估计异步电机同步角频率的新方法,理论分析和实验研究表明,该方法可使同步角频率估计速度不受反电势信号幅值、频率变化的影响,并能消除同步角频率估计结果中2倍频波动成分。提出直接使用DSOGI-FLL进行定子磁链观测的方案,理论分析表明,该方案无需补偿环节,本质为闭环系统且可以有效抑制定子反电势中的高次谐波和低频干扰成分。对该算法的频率响应特性进行了研究,仿真和实验研究表明,该算法具有优异的稳态、动态性能,可实现定子磁链的准确观测。提出电网故障条件下基于DSOGI-FLL的定子磁链正序、负序分量提取算法,理论分析了该算法实现定子磁链各序分量提取的原理,搭建了双馈感应发电机风电系统模型,仿真验证了该算法的有效性。 【关键词】：风力发电 电压跌落 双馈感应发电机 低电压穿越 同步角频率 定子磁链观测
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM346
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-15
• 1.1 课题研究背景、意义10-11
• 1.2 定子磁链观测研究现状11-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-15
• 第2章 DFIG数学模型及电网故障时暂态响应分析15-34
• 2.1 双馈异步风力发电机的数学模型15-22
• 2.1.1 abc坐标系下的DFIG数学模型15-19
• 2.1.2 任意速旋转dq坐标系下的DFIG数学模型19-22
• 2.1.3 同步速旋转坐标系下DFIG的等效电路22
• 2.2 理想电网电压条件下DFIG传统矢量控制技术22-25
• 2.3 电网故障类型25-28
• 2.4 电网电压故障时DFIG的电磁瞬态分析28-33
• 2.4.1 电网电压对称跌落时DFIG电磁瞬态分析28-30
• 2.4.2 电网电压不对称跌落时DFIG电磁瞬态分析30-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 双馈感应电机定子磁链观测技术34-54
• 3.1 采用低通滤波器代替纯积分的定子磁链观测方法34-38
• 3.1.1 固定截止频率低通滤波器34-36
• 3.1.2 可编程低通滤波器36-38
• 3.2 传统同步角频率估计方法38-39
• 3.2.1 反电势法38
• 3.2.2 定子磁链法38-39
• 3.2.3 锁相环法39
• 3.3 基于SOGI-FLL的同步角频率估计方法39-48
• 3.3.1 SOGI-FLL的结构及测频原理40-42
• 3.3.2 幅值频率自适应SOGI-FLL的结构及频率响应特性42-43
• 3.3.3 仿真和实验研究43-48
• 3.4 基于DSOGI-FLL的同步角频率估计方法48-53
• 3.4.1 DSOGI-FLL的结构及测频原理48-49
• 3.4.2 仿真和实验研究49-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第4章 基于DSOGI-FLL的新型定子磁链观测技术54-71
• 4.1 基于SOGI-FLL的积分原理55-56
• 4.2 SOGI-FLL对直流偏移、积分初值的响应56-60
• 4.2.1 纯积分对直流偏移、积分初值的响应56-59
• 4.2.2 低通滤波器对直流偏移、积分初值的响应59
• 4.2.3 SOGI-QSG对直流偏移、积分初值的响应59-60
• 4.3 基于DSOGI-FLL的磁链观测方法60-65
• 4.3.1 基于SOGI-FLL的磁链观测误差分析60-62
• 4.3.2 基于DSOGI-FLL的磁链观测误差分析62-65
• 4.4 实验分析65-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第5章 电网故障条件下双馈感应电机低电压穿越控制技术71-84
• 5.1 理想电网条件下的基准检测技术71-73
• 5.2 电网故障条件下现有的基准检测技术73-74
• 5.3 电网故障条件下基于DSOGI-FLL定子磁链观测器的正负序提取技术74-80
• 5.3.1 传统的基于DSOGI-FLL的正负序提取方法74-77
• 5.3.2 基于DSOGI-FLL的定子磁链正负序提取方法77-80
• 5.4 仿真研究80-83
• 5.5 本章小结83-84
• 总结与展望84-86
• 参考文献86-91
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果91-92
• 致谢92-93

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于直接转矩控制系统的新型定子磁链积分器的研究    张锐;李伟;

一种无测速定子磁链观测器的研究    陈甫

一种改进的直接转矩控制系统定子磁链观测方法    李春杰;李旭春;

定子磁链观测器设计    木春梅;韩守梅;解仑;

采用扩展卡尔曼滤波的定子磁链观测研究    许寄桥;金振国;

一种新型的改进型积分器定子磁链观测器    黄志武;李艺;单勇腾;刘心昊;

一种基于非线性反馈补偿的定子磁链观测新方法    邓国璋;

双馈发电机定子磁链相位角度偏差补偿原理    张劲松;徐凤星;盛建科;佘岳;

基于滑模观测器定子磁链观测研究    黄志武;阳同光;

基于定子磁链定向的间接定子量控制应用    李祥飞;邹莉华;

基于新型定子磁链观测器的无传感器直接转矩控制系统研究    何志明

异步电机按定子磁链定向的连续型矢量控制策略的研究与实现    徐静

交流异步电动机按定子磁链定向的电流矢量控制    谢鸿鸣

双馈电动机的控制系统研究    吴胜

异步电动机直接转矩控制系统的研究    顾春博

电网电压较大跌落下双馈风电系统LVRT控制研究    辛振

基于定子磁链低通滤波观测的直接转矩控制系统研究    刘爱华

基于交流电机关键参数辨识的直接转矩控制系统的研究    胡超

感应电机直接转矩控制系统定子磁链观测及速度辨识研究    阳同光

直接转矩控制定子磁链观测方法的研究    夏奕凤

三相异步电动机定子磁链观测方法研究    张麒

异步电机定子磁链定向矢量控制系统的设计与研究    苏亮亮

异步电机直接转矩控制定子磁链估算方法的研究    李艺

基于新型定子磁链观测器的永磁同步电机直接转矩控制    胡伟才