双馈型风电机组低电压穿越能力的研究

【摘要】：人类社会的生存和进步离不开对能源的需求，随着人类科技水平的不断提高，对能源的消耗也在不断增长，同时能源结构也在不断优化。人们对可再生能源也越来越关注，而风力发电作为其中最廉价、最有发展空间的绿色能源。在人类的电力能源供应中，风能所占的比列越来越高，它的重要性也逐渐被人们所重视。我国风能资源广阔，因此风能是一种潜能特别巨大的可再生能源。 风力发电机组已经由初期的恒速恒频风力发电发展到现在的兆瓦级变速恒频风力发电，其中双馈感应电机（DFIG）变速恒频风力发电机组拥有自身的多种优点而成为风力发电领域的主流机型。采用双馈感应电机的发电系统拥有调速范围宽、有功功率和无功功率解耦控制、能量双向流动等诸多优点，因此双馈电机在风力发电中被广泛应用。本文通过分析双馈电机的运行原理、基本结构、能量流动关系，建立了双馈电机的数学模型。同时通过研究风力机的空气动力学原理，建立了风力机的数学模型。在搭建好模型的基础上建立了电机转子侧和电网侧控制系统。转子侧变换器和网侧变换器根据控制目标的不同有着不用的控制策略，分别对电机有功、无功功率进行解耦控制和维持直流侧电压的稳定。 本文以电力系统仿真软件Matlab/Simulink为仿真平台，从风力发电系统的原理出发，搭建了整个风力发电控制系统的仿真模型；然后通过对电网发生对称故障时的情况进行了分析，找出了电网电压瞬间跌落时影响双馈感应电机转子过电流和电机转矩剧烈震荡的主要原因；进而提出了相应的改进控制策略。通过仿真分析，本文提出的改进控制策略可以实现低电压穿越的目的。 【关键词】：风力发电 双馈感应电机 控制策略 低电压穿越
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 风力发电历史及现状10-13
• 1.2.1 国内外风力发电研究现状10-11
• 1.2.2 风力发电技术现状11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 第2章 双馈风力发电系统控制策略14-28
• 2.1 双馈异步风力发电机的工作原理14-15
• 2.2 风力机模型15-17
• 2.3 双馈异步风力发电机模型17-21
• 2.3.1 三相静止坐标系下 DFIG 的数学模型17-19
• 2.3.2 同步旋转坐标系下 DFIG 的数学模型19-21
• 2.4 电机侧控制策略21-24
• 2.5 电网侧控制策略24-26
• 2.6 本章小结26-28
• 第3章 双馈异步风力发电机的低电压穿越运行技术28-34
• 3.1 国内外风电并网规范28-29
• 3.2 电网电压跌落瞬态分析29-31
• 3.3 电网故障情况下改进矢量控制策略研究31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 双馈风力发电系统的仿真分析34-42
• 4.1 双馈式风力发电系统的整体模型34-35
• 4.2 稳态时系统仿真波形35-38
• 4.3 电网故障低电压穿越仿真波形38-41
• 4.4 本章小结41-42
• 结论42-43
• 参考文献43-46
• 攻读学位期间发表的学术论文46-47
• 致谢47

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