电网故障下双馈感应风电机组并网运行研究

【摘要】：随着风力发电机组装机容量的不断扩大,其在电力系统中的比重逐步增加,并网运行的风力发电场与电力系统之间的相互影响也随之加大。在电网发生故障后,风力发电机组的暂态运行性能不但会影响到机组的安全稳定,也会影响到含大容量风电场的电力系统的稳定性。因此,研究电网故障下的并网风力发电机组暂态特性具有重要的意义,是推动风力发电技术进步的关键环节。 本文主要研究并网运行的双馈感应风力发电机组,针对不同电网故障情况对机组的暂态运行性能进行深入的研究。具体研究过程为:首先建立双馈感应风电机组的数学模型,包括风力机、传动机构、发电机等部分;然后提出了双馈感应风电机组的最大风能追踪策略并在此基础上建立机组的控制策略,控制系统主要针对转子侧变流器和网侧变流器的控制;之后又分析了电网的常见故障类型,从中选取两种对双馈风电机组并网运行影响较为严重的故障形式,通过公式推导的方法研究故障情况下的双馈感应发电机磁链及定转子电流的暂态变化过程;最后应用MATLAB软件建立一个简单的含双馈感应风电机组的仿真系统,对所选取的故障形式下的机组暂态运行性能进行仿真研究。 通过仿真研究,验证了双馈感应风电机组模型和控制策略的有效性及发电机电磁暂态分析的正确性。另外,仿真结果表明不同故障形式下机组的暂态运行特性会有所不同,且若故障情况较为严重,会威胁到机组的安全稳定运行,因此有必要为机组加装保护装置。 【关键词】：风力发电 双馈感应风电机组 电网故障 暂态运行性能
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1-1 选题的背景与意义8-9
• 1-2 国内外风电发展状况9-10
• 1-2-1 世界风电发展状况9-10
• 1-2-2 国内风电发展状况10
• 1-3 风力发电技术简介10-11
• 1-4 双馈感应风电机组并网运行研究现状11-12
• 1-5 本文主要研究内容12-14
• 第二章 双馈感应风力发电机组数学模型14-27
• 2-1 风力发电机组分类14-16
• 2-1-1 恒速恒频风力发电系统14-15
• 2-1-2 变速恒频风力发电系统15-16
• 2-2 双馈感应风力发电机组研究16-20
• 2-2-1 风速模型16-18
• 2-2-2 风力机模型18-20
• 2-2-3 机械传动机构模型20
• 2-3 双馈感应发电机基本理论20-26
• 2-3-1 双馈感应发电机工作原理20-21
• 2-3-2 双馈感应发电机的静态等效模型21-22
• 2-3-3 电机模型的坐标变换理论22-24
• 2-3-4 双馈感应发电机的数学模型24-26
• 2-4 本章小结26-27
• 第三章 双馈感应风力发电机组控制系统27-35
• 3-1 双馈感应风电机组最大风能追踪策略研究27-30
• 3-1-1 双馈感应风电机组运行区域分析27-29
• 3-1-2 双馈感应风电机组最大风能追踪机理29
• 3-1-3 风力机变桨距控制策略29-30
• 3-2 双馈感应风力发电系统控制策略30-34
• 3-2-1 转子侧变流器控制系统31-33
• 3-2-2 网侧变流器控制系统33-34
• 3-3 本章小结34-35
• 第四章 电网故障下双馈感应发电系统的仿真研究35-48
• 4-1 电网故障分析36
• 4-2 双馈感应发电机电磁暂态过程分析36-40
• 4-2-1 故障情况下双馈感应发电机磁链分析37-38
• 4-2-2 机端短路故障情况下双馈感应发电机电流分析38-39
• 4-2-3 电压跌落故障情况下双馈感应发电机电流分析39-40
• 4-3 双馈感应风电系统暂态过程仿真研究40-47
• 4-3-1 仿真系统概述40-41
• 4-3-2 电网（110kV 母线）电压跌落故障情况仿真分析41-44
• 4-3-3 机端三相短路故障情况仿真分析44-47
• 4-4 本章小结47-48
• 第五章 结论与展望48-50
• 5-1 结论48
• 5-2 进一步的研究工作48-50
• 参考文献50-53
• 致谢53

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