基于CROWBAR电路的双馈风电机组低电压穿越控制策略研究

【摘要】：二十一世纪以来,风能作为新兴的绿色能源,越来越多的受到关注。世界上许多国家和地区都在积极发展风电,同样,我国的风电事业也在蓬勃发展。随着风电机组的快速发展,风电装机容量在电网中的比例越来越高,对电网的影响也越来越大。作为主流机型之一的双馈风力发电机并入电网后,发电机的稳态特性、动态响应和暂态特性对电力系统的稳定运行有着非常大的影响。当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时,在一定的电压跌落范围内,风电机组能够不间断并网运行的能力,即低电压穿越能力,也成为近几年的研究热点。本文参照最新的电网导则,提出了基于crowbar电路的双馈风电机组低电压穿越保护策略。文章主要包括以下内容: (1)分析了风电机组恒速恒频与变速恒频的区别,阐述了双馈风电机组变速恒频运行的原理; (2)对风电机组中的风力机、机械轴系、双馈电机、变流器进行数学建模。其中,详细演示了坐标变换的过程,在物理模型的基础上,分别推导出了双馈电机在abc坐标系下和在dq坐标系下的数学模型; (3)电网电压跌落时,对双馈电机定、转子过流、过压进行分析,详细分析了转子过流的产生过程,并利用MATLAB/Simulink工具进行了仿真。提出了在电网电压大幅跌落时,双馈电机基于crowbar电路的保护策略; (4)介绍了两种主流crowbar电路结构,通过对比,分别总结了active crowbar和passive crowbar的不同保护效果。然后在整流桥式active crowbar的基础上进行改进,增加了检测和控制模块,通过仿真波形图验证了电路改进的有效性。基于active crowbar电路双馈电机成功的实现了低电压穿越。最后分析了影响crowbar保护效果的两个因素:投切时刻和旁路电阻。 【关键词】：双馈感应电机 低电压穿越 crowbar
【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】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• §1-1 课题研究背景8-10
• 1-1-1 风能资源8-9
• 1-1-2 国内外风电发展现状9-10
• §1-2 国内外研究现状10-15
• 1-2-1 风电机组10-11
• 1-2-2 风电机组并网11-12
• 1-2-3 低电压穿越12-15
• §1-3 本论文的主要工作15-16
• 第二章 双馈风电机组的基本原理16-20
• §2-1 变速恒频风力发电机16-18
• 2-1-1 恒速恒频与变速恒频16
• 2-1-2 两种主要机型16-18
• §2-2 双馈变速恒频风力发电机的基本原理18-19
• 2-2-1 变速恒频发电原理18-19
• 2-2-2 能量流动关系19
• §2-3 本章小结19-20
• 第三章 双馈变速风电机组建模20-29
• §3-1 风力机数学模型20-21
• §3-2 机械传动轴模型21
• §3-3 双馈感应发电机模型21-26
• 3-3-1 电机动态模型22-25
• 3-3-2 电机稳态模型25-26
• §3-4 变流器模型26-28
• §3-5 本章小结28-29
• 第四章 低电压穿越29-35
• §4-1 故障时定、转子过压、过流分析29-30
• §4-2 电压大幅跌落仿真30-35
• 第五章 CROWBAR电路35-47
• §5-1 CROWBAR电路的保护原理35-36
• §5-2 CROWBAR电路的结构36-40
• 5-2-1 Passive Crowbar36
• 5-2-2 Active Crowbar36-38
• 5-2-3 Crowbar电路仿真38-40
• §5-3 CROWBAR电路的仿真验证40-42
• 5-3-1 Crowbar保护40-42
• §5-4 影响CROWBAR电路保护效果的因素42-46
• 5-4-1 Crowbar电路的投切时刻42-45
• 5-4-2 Crowbar电路的旁路电阻45-46
• §5-5 小结46-47
• 第六章 结论47-49
• §6-1 本文结论47
• §6-2 展望47-49
• 参考文献49-52
• 致谢52

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