双馈式风力发电系统最大风能追踪和低电压穿越控制研究

【摘要】： 随着风力发电的快速发展和风电装机容量的大幅增加,风电机组的技术性能对风能的利用效率和对电网的影响更加显著。变速恒频双馈式风力发电系统为目前市场两大主流机型之一,其最大风能追踪和低电压穿越控制技术对于风能利用效率提高和对电网稳定性改善有重要意义。文章在分析双馈式感应发电机数学模型和运行特性及风力机的空气动力特性的基础上,研究了并网变速恒频双馈式风力发电机组的最大风能追踪机理和控制策略,并通过仿真对比了转速控制、转矩控制和功率控制三种模式下的控制特性;在分析变速恒频双馈式风力发电机组的暂态运行特性和在故障期间通过传统CROWBAR保护实现不间断运行的不足,提出了电网侧换流器暂态电压控制策略,和通过CROWBAR保护、电网侧换流器暂态电压控制策略和转子侧换流器暂态电压控制策略的协调控制,更好地实现双馈式风力发电机组的低电压穿越,并通过仿真验证了该方案的可行性和有效性。 【关键词】：变速恒频 双馈式感应发电机(DFIG) 风力发电 并网 最大风能追踪(MPPT) 低电压穿越(LVRT) 控制
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 课题背景7-8
• 1.2 国内外风力发电发展历史与现状8-9
• 1.2.1 国外风力发电发展历史与现状8-9
• 1.2.2 我国风力发电发展历史与现状9
• 1.3 风力发电技术发展现状与趋势9-11
• 1.4 本文的研究意义及研究内容11-14
• 1.4.1 本文的研究意义11-12
• 1.4.2 本文的研究内容12-14
• 第二章 变速恒频双馈式感应发电机运行理论14-28
• 2.1 双馈式感应发电机的基本原理14-15
• 2.1.1 双馈式感应发电机变速恒频运行的基本原理14-15
• 2.1.2 双馈式感应发电机的主要特点15
• 2.2 变速恒频双馈式风力发电系统的结构15-16
• 2.3 双馈式感应发电机的等值电路和功率关系16-19
• 2.3.1 双馈式感应发电机 T 型等值电路和静态模型16-17
• 2.3.2 双馈式感应发电机功率关系17-19
• 2.4 双馈式感应发电机的动态数学模型19-20
• 2.5 双馈式感应发电机的矢量控制策略20-27
• 2.5.1 转子侧换流器矢量控制策略21-23
• 2.5.2 电网侧换流器矢量控制策略23-27
• 2.6 小结27-28
• 第三章 变速恒频双馈式风力发电系统最大风能追踪控制研究28-48
• 3.1 风力机的运行特性28-30
• 3.2 变速恒频双馈式风力发电系统的最大风能追踪机理30-32
• 3.2.1 变速恒频风力发电系统的运行区域30-32
• 3.2.2 变速恒频双馈式风力发电系统的最大风能追踪机理32
• 3.3 变速恒频双馈式风力发电系统最大风能追踪控制研究32-47
• 3.3.1 速度控制模式33-37
• 3.3.2 转矩控制模式37-41
• 3.3.3 功率控制模式41-45
• 3.3.4 最大风能追踪控制模式对比分析45-47
• 3.4 小结47-48
• 第四章 变速恒频双馈式风力发电系统低电压穿越控制研究48-60
• 4.1 变速恒频双馈式风力发电系统的暂态运行特性48-51
• 4.2 风电并网规程51-52
• 4.3 变速恒频双馈式风力发电系统低电压穿越控制研究52-59
• 4.3.1 变速恒频双馈式风力发电系统的低电压穿越技术52-54
• 4.3.2 电网侧换流器暂态电压控制方案54-56
• 4.3.3 转子侧换流器暂态电压控制方案56-59
• 4.3.4 CROWBAR 保护、网侧换流器与转子侧换流器的协调控制59
• 4.4 小结59-60
• 第五章 结论与展望60-62
• 5.1 结论60-61
• 5.2 工作展望61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 附录66-68
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况68

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