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双馈型风电机组低电压穿越技术研究

作　者: 高明煜
导　师: 严干贵
学　校: 东北电力大学
专　业: 电气工程
关键词: 双馈感应发电机低电压穿越 Crowbar保护网侧变流器优化控制策略
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 32次
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内容摘要

随着人们环保意识的增强，风能作为一种清洁的可再生能源，受到了世界各国的高度重视，风力发电已成为各国能源发展战略的重要方向。随着风电穿透功率的急剧增加，风力发电对地区电网稳定性的影响不容忽视。双馈感应发电机以其调速范围宽、有功和无功功率可独立调节以及所需励磁变流器容量较小等优点而成为主流机型。双馈型风电机组经过背靠背双PWM（Pulse WidthModulation，PWM）变流器跟电网相连，由于双馈风电机组的机构特点，当电网电压跌落时，风电机组脱网运行会对电网的稳定性造成严重影响。因此，低电压穿越技术的研究成为热点问题，势必对电网短路故障下双馈机组不间断运行能力进行深入研究。本文以变速恒频双馈感应发电机组为对象展开研究。首先，分析了双馈风电机组的运行特性及相关控制原理，介绍了网侧PWM变流器的矢量控制策略；其次，针对电网发生三相短路故障，机端电压跌落时双馈感应电机的暂态过程进行了分析；然后，详细介绍了对电压大值跌落最有效的低电压穿越方法--转子Crowbar电路。细致列出了各国电网对风电并网的要求，针对Crowbar保护，讲述了其运行原理，并对其电阻阻值进行了整定。仿真分析了Crowbar保护电阻阻值不同和切除时间不同对机组低电压穿越的影响，结果表明，在合理的取值范围内，Crowbar的取值越大，对机组的低电压穿越性能越好；Crowbar保护在故障切除一个周波后退出运行，对机组的低电压穿越性能越好；最后，根据Crowbar保护投入后网侧变流器的不同运行方式，制定了网侧变流器低电压穿越的控制方法，并与Crowbar保护相结合，提出了低电压穿越的协调控制策略，通过仿真对其可行性进行验证。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-11
第1章绪论  11-19
  1.1 选题的背景和意义  11
  1.2 风力发电技术的发展概况  11-14
  1.3 双馈型风力发电机组低电压穿越研究现状  14-17
    1.3.1 各国电网对风电并网的要求  14-16
    1.3.2 双馈型风电机组低电压穿越技术研究现状  16-17
  1.4 本文主要研究内容  17-19
第2章双馈型风力发电机组的数学模型  19-32
  2.1 风力机的最大风能捕获原理  19-22
  2.2 双馈型感应发电机的数学模型  22-27
    2.2.1 双馈型风电机组的运行原理  22-23
    2.2.2 三相静止坐标系下的数学模型  23-25
    2.2.3 同步旋转坐标系下的数学模型  25-27
  2.3 网侧 PWM 变流器的矢量控制策略  27-31
    2.3.1 网侧 PWM 变流器的数学模型  27-29
    2.3.2 网侧 PWM 变流器的控制  29-31
  2.4 本章小结  31-32
第3章电网电压跌落时双馈机组暂态响应分析  32-39
  3.1 电网电压跌落时双馈机组暂态分析  32-35
  3.2 电网电压跌落时直流电容电压波动分析  35-38
  3.3 本章小结  38-39
第4章 Crowbar 保护的低电压穿越性能仿真分析  39-48
  4.1 Crowbar 保护的原理  39-42
    4.1.1 被动式 Crowbar 保护  39-40
    4.1.2 主动式 Crowbar 保护  40-42
  4.2 Crowbar 电阻阻值的整定  42-44
  4.3 Crowbar 电路优化设计的仿真分析  44-47
    4.3.1 Crowbar 保护阻值优化  44-46
    4.3.2 Crowbar 保护投切时间  46-47
  4.4 本章小节  47-48
第5章双馈机组低电压穿越的协调控制策略  48-57
  5.1 Crowbar 保护动作后网侧变流器的运行方式分析  49-50
  5.2 综合 Crowbar 电路的优化控制策略  50-51
  5.3 仿真分析  51-56
  5.4 本章小节  56-57
结论  57-59
参考文献  59-62
附录  62-65
攻读学位期间取得研究成果及发表的学术文章  65-66
致谢  66

双馈型风电机组低电压穿越技术研究

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