双馈风电机组暂态特性分析及故障穿越方案

【摘要】：风力发电是一种重要的可再生能源发电技术，它在减轻环境污染、缓解未来能源紧张等方面作用明显，开始受到世界各国的重视。近些年来，随着风电装机容量在我国电力系统中的比例不断增大，伴随着风电随机性等新特点的出现，对电力系统的安全稳定运行造成了影响，尤其是风电场的低电压穿越问题亟需解决。因此，如何提高风电机组的低电压穿越能力以保证不脱网运行，是值得深入研究的重要技术问题。 本文以双馈风电机组为研究对象，对其数学模型、控制策略、电磁暂态分析理论等方面进行了深入研究。数学模型是理论分析的基础，而双馈感应发电机又是整个风机机组的核心元件。本文在掌握同步旋转坐标系下双馈感应发电机数学模型的基础上，基于MATLAB编写了双馈感应发电机的电磁暂态仿真程序；为便于研究整个双馈风电机组的动态特性，基于DIgSILENT搭建了双馈风电机组并网仿真模型；为分析电压跌落过程中双馈感应发电机的电磁暂态特性，提出了一种基于叠加原理的理论分析方法，将电网故障后电机的电磁暂态过程处理为不同状态的叠加，综合考虑了定子侧电压故障分量、转子侧电压故障分量以及Crowbar投入引起的暂态冲击作用，相比于传统方法具有更高的准确度；为合理整定Crowbar阻值，推导了转子电压峰值与Crowbar阻值间的函数关系，并利用作图法给出了Crowbar取值的实用整定原则；针对双馈风电机组的低电压穿越问题，提出了根据电压跌落深度自适应调整有功和无功参考值的控制策略及相应的低电压穿越方案。最后的仿真结果表明，本文提出的Crowbar阻值选取方法及低电压穿越方案合理有效，不仅能顺利实现低电压穿越，还能使发电机在电压跌落期间发出一定的无功，对电压恢复有利。 【关键词】：风力发电 双馈感应发电机 Crowbar 暂态特性 低电压穿越
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.2.1 双馈风电机组动态建模研究9
• 1.2.2 双馈感应发电机暂态特性分析研究9-10
• 1.2.3 双馈风电机组低电压穿越研究10
• 1.3 本文工作10-12
• 第二章 双馈风电机组数学模型及相关控制12-27
• 2.1 风力机及其桨距角控制12-15
• 2.1.1 风力机数学模型12-13
• 2.1.2 风力机桨距角控制13-15
• 2.2 传动轴15-16
• 2.3 双馈感应发电机16-26
• 2.3.1 双馈感应发电机数学模型16-22
• 2.3.2 双馈感应发电机控制系统22-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 双馈风电机组数字仿真方法27-39
• 3.1 基于MATLAB编程的数字仿真27-34
• 3.1.1 双馈感应发电机的基本方程及其差分化27-29
• 3.1.2 双馈感应发电机的初值计算29-30
• 3.1.3 电压跌落过程暂态仿真30-34
• 3.2 基于DIgSILENT的软件仿真34-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第四章 双馈感应发电机电磁暂态分析理论39-50
• 4.1 基于磁链计算的传统分析方法39-42
• 4.2 基于叠加原理的改进分析方法42-48
• 4.3 验证对比试验48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 双馈风电机组的低电压穿越问题50-62
• 5.1 Crowbar保护方案50-52
• 5.1.1 Crowbar阻值整定50-51
• 5.1.2 验证对比试验51-52
• 5.2 基于MATLAB编程的低电压穿越仿真52-56
• 5.2.1 低电压穿越方案52-54
• 5.2.2 方案效果54-56
• 5.3 基于DIgSILENT的低电压穿越仿真56-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 结论62-64
• 参考文献64-69
• 发表论文和科研情况说明69-70
• 致谢70

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