双馈风电系统低电压穿越技术仿真研究

【摘要】：随着风电机组装机容量的不断增长,占电网比例也逐年提升,电网规则对风电并网提出了更高的要求。目前风电技术已不仅限于研究正常运行情况,而重点研究电网故障下风电机组的穿越运行,并从对称故障向不对称故障延伸。本文从理论分析与模型仿真两个方面对双馈式风力发电机组的运行进行了深入细致的研究,获得了以下结论和成果： (1)建立了三相静止ABC坐标系和两相同步旋转dq坐标系中双馈感应电机、网侧PWM变流器和转子侧PWM变流器的数学模型。在此基础上,确定了基于定子电压定向的网侧PWM变流器控制策略和基于定子磁链定向的转子侧PWM变流器控制策略。 (2)重点分析了在电网电压发生对称故障时双馈感应风电系统的运行特性和应对策略。根据磁链守恒原则,推导出发生对称电网电压跌落时定子暂态电流和转子暂态电流的表达式,并在PSCAD/EMTDC仿真平台上对双馈风电系统的故障响应进行仿真分析。 (3)在电网电压发生小幅度跌落时,计及定子电压变化和励磁电流过渡过程,建立了转子侧PWM变流器的控制数学模型,对基于定子磁链的DFIG控制系统改进优化。仿真验证了在小幅电网电压跌落时,改进的双馈感应风电机组矢量控制策略是有效的。 (4)研究了在电网电压发生严重对称跌落时,双馈感应风电机组的保护措施。当电压跌落严重时,采用转子Crowbar保护电路,重点研究了转子Crowbar保护电路的耗能电阻阻值大小和保护电路切除时间对双馈风电系统低电压穿越能力的影响,推导分析得出合适的电阻阻值和切出时间。 【关键词】：双馈异步发电机 变流器 对称电网故障 低电压穿越 PSCAD/EMTDC
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 国内外风力发电发展状况7-9
• 1.2 风电系统低电压穿越技术9-12
• 1.2.1 低电压穿越技术研究的必要性9
• 1.2.2 现代电网规范9-11
• 1.2.3 低电压穿越技术的研究现状11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-13
• 第2章 双馈风电系统的建模13-31
• 2.1 双馈风力发电机组的结构和运行原理13-14
• 2.2 双馈风力发电机组的数学模型14-22
• 2.2.1 风速模型14-15
• 2.2.2 风力机模型15-16
• 2.2.3 双馈发电机的数学模型16-22
• 2.3 双PWM变流器的数学模型及其控制策略22-30
• 2.3.1 网侧PWM变流器及其控制策略23-26
• 2.3.2 转子侧PWM变流器及其控制策略26-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 电网电压跌落时双馈风电系统暂态分析31-40
• 3.1 仿真软件PSCAD简介31-32
• 3.2 双馈风电系统暂态电流分析32-35
• 3.3 双馈风电系统故障仿真分析35-38
• 3.4 双馈风电系统低电压穿越需解决的问题38
• 3.5 本章小结38-40
• 第4章 双馈风电系统的低电压穿越研究40-54
• 4.1 电网电压小幅跌落时双馈风电系统的低电压穿越方案40-44
• 4.2 电网电压大幅跌落时双馈风电系统的低电压穿越方案44-48
• 4.2.1 Crowbar保护电路结构44-45
• 4.2.2 带Crowbar电路的双馈风电系统故障响应45-48
• 4.3 Crowbar保护电路耗能电阻研究48-51
• 4.4 Crowbar保护电路切出时间研究51-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 结论和展望54-55
• 参考文献55-58
• 在读期间发表的学术论文及研究成果58-59
• 致谢59

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