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电网电压骤升下双馈风力发电机网侧变流器控制策略的研究

作　者: 石权利
导　师: 谢震
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 电网电压骤升高电压穿越双馈风力发电机过调制
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着常规能源的紧缺及其带来的环境污染问题，清洁、高效、多样的风力发电技术成为近几年的研究热点。风力发电技术中的低电压穿越技术(LVRT)已得到了比较成熟的发展，而高电压穿越技术(HVRT)的研究尚未引起充分的关注。电网电压骤升故障和电网电压跌落故障是两种典型的电网故障，然而电网电压骤升故障对变流器的危害要比电网电压跌落故障对变流器的危害更大，因此更迫切地需要研究电网电压骤升对变流器的影响以及相关的高电压穿越控制策略。本文以双馈风力发电机(DFIG)为研究背景，进行了电网电压骤升下网侧变流器控制策略的研究。从理论分析到仿真研究，再到实验验证，一步步地进行了深入的分析和研究。为了更好的分析电网电压骤升对双馈风力发电机网侧变流器的影响，首先建立了电网电压骤升下网侧变流器的复状态变量模型。在电网电压骤升下对双馈风力发电机网侧变流器进行暂态分析，从理论分析和仿真研究两方面说明了电网电压骤升对网侧变流器动态特性的影响，为提出电网电压骤升下双馈风力发电机网侧变流器的控制策略提供了理论基础。针对电网电压骤升对双馈风力发电机网侧变流器的影响，先后采用了过调制控制策略、变直流电压控制策略、无功控制策略，详细介绍了各种控制策略的基本原理和具体实施方法，并通过仿真验证了各种控制策略的正确性和可行性。在理论分析和仿真研究的基础上，搭建了11KW双馈风力发电系统高电压穿越实验平台。介绍了硬件电路设计和软件设计。最后在实验平台上对采用的控制策略进行了实验研究，并对实验波形进行了分析，分析结果符合理论分析并与仿真结果相一致。本研究将为双馈风力发电高电压穿越的相关研究和测试，探索新思路并提供新方法。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-14
第一章绪论  14-22
  1.1 研究背景  14-17
  1.2 双馈风力发电高电压穿越发展研究现状  17-20
    1.2.1 双馈风力发电系统介绍  17-18
    1.2.2 风电机组具备高电压穿越的必要性  18-19
    1.2.3 双馈风力发电系统高电压穿越研究现状  19-20
  1.3 本文主要研究内容  20-22
第二章电网电压骤升下 DFIG 网侧变流器的暂态分析  22-32
  2.1 DFIG 网侧变流器数学建模  22-24
    2.1.1 网侧变流器拓扑结构  22
    2.1.2 同步旋转坐标系下的复状态变量建模  22-24
  2.2 电网电压骤升下网侧变流器的暂态分析  24-27
  2.3 电网电压骤升仿真分析  27-32
第三章电网电压骤升下过调制和变直流电压控制策略  32-48
  3.1 过调制控制策略  32-43
    3.1.1 SVPWM 基本原理  32-34
    3.1.2 过调制算法分析  34-41
    3.1.3 过调制算法仿真  41-43
  3.2 变直流电压控制策略  43-47
    3.2.1 变直流电压控制策略分析  43-45
    3.2.2 变直流电压控制策略仿真分析  45-47
  3.3 小结  47-48
第四章电网电压骤升下 DFIG 网侧变流器的无功控制  48-56
  4.1 电网电压骤升下网侧变流器的无功控制  48-50
    4.1.1 无功控制原理分析  48-49
    4.1.2 调制度控制环的设计  49-50
  4.2 控制策略仿真分析  50-55
  4.3 小结  55-56
第五章实验系统设计与实验分析  56-68
  5.1 实验平台的硬件设计  56-60
    5.1.1 实验平台硬件系统构成  56-58
    5.1.2 控制电路设计  58-60
  5.2 软件设计  60-62
  5.3 实验结果  62-67
    5.3.1 电网电压骤升实验  62-65
    5.3.2 电网电压跌落实验  65-67
  5.4 小结  67-68
第六章总结与展望  68-70
  6.1 总结  68
  6.2 展望  68-70
参考文献  70-74
附录一双馈风力发电系统高电压穿越实验平台  74-75
附录二攻读硕士学位期间发表的论文  75-76

电网电压骤升下双馈风力发电机网侧变流器控制策略的研究

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