基于双PWM变流器的永磁直驱风电系统电压稳定性研究

【摘要】：近些年随着风力发电的发展,风电对电网的影响越来越大。由于永磁直驱式风力发电机组对风能利用率高、机械故障少、能够很好的实现有功功率和无功功率的解耦控制,所以越来越受到更多的开发商和研究者的青睐。千万级永磁直驱式风电场如雨后春笋般出现,因此对永磁直驱式风电场并网后对电力系统的影响也逐渐被重视。本文在基于双PWM变流器的永磁直驱式风力发电机组的基础上分析该型风电场对电力系统的电压稳定性的影响。首先,对永磁直驱风力发电机和变流器进行建模,重点提出了双PWM变流器的静态和动态两种控制策略;在正常运行的时机组最大功率跟踪,尽量发出更多的有功功率,控制双PWM逆变器实现零无功发出;故障时控制双PWM整流器减少有功的输出,发出一定的无功功率。其次,基于达坂城某实验风电场实测数据进行连续潮流计算得出P-V、V-Q曲线,经过对曲线详细分析得知根据电网的需求适当的发出一定的无功有助于改善电网静态电压运行特性。最后在DI gSI LENT/Po werFact or y软件环境下对其暂态仿真,分别对本文提出的双P WM变流器暂态协调控制和以前的仅对网侧逆变器控制进行仿真,对比分析三相短路接地故障的电压跌落幅值以及故障临界切除时间,通过仿真分析可知本文所提出的双PWM变流器暂态协调控制策略对电网的暂态电压稳定性的改善作用更好。 【关键词】：双PWM变流器 静态电压稳定性 暂态电压稳定性 永磁直驱式风力发电机
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM712;TM614
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第1章 概论6-14
• 1.1 课题背景与意义6-7
• 1.2 国内外研究现状7-13
• 1.2.1 风能发展现状7-8
• 1.2.2 电压稳定性研究现状8-10
• 1.2.3 风电机组研究现状10-13
• 1.3 本论文研究内容13-14
• 第2章 永磁直驱式风力发电机模型14-28
• 2.1 概述14
• 2.2 永磁直驱式风力发电机的结构14-15
• 2.3 风速数学模型15-17
• 2.4 风力机模型17-21
• 2.4.1 空气动力学模型17-18
• 2.4.2 最大风能捕获18-20
• 2.4.3 桨距角控制20-21
• 2.5 传动系统模型21-23
• 2.6 永磁同步发电机模型23-27
• 2.6.1 永磁同步发电机数学模型23-26
• 2.6.2 永磁同步发电机控制模型26-27
• 2.7 本章小结27-28
• 第3章 双PW M变流器模型28-41
• 3.1 引言28
• 3.2 双PW M变流器模型28-32
• 3.2.1 双PW M变流器数学模型29-32
• 3.2.2 双PWM变换器拓扑结构32
• 3.3 双PW M变流器静态控制策略32-38
• 3.3.1 双PW M整流器静态控制策略32-35
• 3.3.2 双PW M逆变器静态控制策略35-38
• 3.4 双PWM变流器暂态控制策略38-40
• 3.4.1 双PW M整流器暂态控制策略38-39
• 3.4.2 双PW M逆变器暂态控制策略39-40
• 3.5 双PWM变流器协同控制策略40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 永磁直驱风电系统静态电压稳定性研究41-53
• 4.1 概述41
• 4.2 电压稳定性研究41-44
• 4.2.1 电压失稳42-43
• 4.2.2 稳定性分析方法43-44
• 4.3 风电系统的静态电压稳定分析44-46
• 4.4 永磁直驱式风电机组功率特性46-47
• 4.5 静态电压稳定性实例分析47-52
• 4.5.1 实例系统47-48
• 4.5.2 实例分析48-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 永磁直驱风电系统暂态电压稳定性研究53-61
• 5.1 概述53
• 5.2 风电机组暂态电压特性53-54
• 5.3 仿真及结果分析54-60
• 5.3.1 仿真算例55
• 5.3.2 仿真分析55-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第6章 总结与展望61-63
• 6.1 本文工作总结61-62
• 6.2 论文后续工作62-63
• 参考文献63-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69-71

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