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风电场电网电压故障检测方法研究

作　者: 刘义成
导　师: 徐壮
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 电压故障检测复最小二乘锁相环扩展复卡尔曼滤波
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前,风电机组并网运行的要求越来越严格。其中很重要的一项就是要求风电机组具有低电压穿越能力。而实现低电压穿越的前提条件为获取准确的电网电压正负序基波分量的幅值、相角和频率信息。因此快速、准确的检测出以上信息具有重要的意义。当电网发生不平衡故障时,电压中会出现负序基波分量。而负序分量会造成风电机组的震荡和过流,所以要求风电机组快速检测出正负序分量,以此来调整控制策略。针对现有检测方法检测速度慢和抗谐波能力差的问题,提出了一种基于复最小二乘的新型检测方法,此方法在经典最小二乘算法的基础上利用协方差复位技术,可以准确的检测出电网电压的正负序分量的幅值和相角。从仿真结果可以看出,即使在含有高次谐波的情况下,依然可以在半个电网周期内准确的检测出电网电压幅值和相角信息。电网电压频率是重要的电网信息,大多数控制策略都需要用到它。但目前的检测方法不能很好的抑制电网不平衡和谐波等典型故障,所以本文介绍了一种可适用于以上典型故障的新型锁相环结构:基于自适应线性最优滤波的改进锁相环。仿真结果表明与其他电网同步方法相比,此算法在通用性及鲁棒性上都有了很大提高。以上两种方法只是对电网的部分故障信息进行检测,并没有把非正弦、非对称、相角突变、幅值突变、频率偏移、随机噪声全部考虑进去。针对此问题,这里提出一种基于扩展复卡尔曼滤波(ECKF)的快速检测方法。该方法可以在含有高次谐波和随机噪声的情况下,准确快速地检测出电网电压的正负序分量的幅值和相角,以及频率偏移。在TMS320F2812芯片上用C语言实现了以上三种方法,然后利用可编程交流电源模拟出实验所需要的各种电网故障情况。以此来测试所提出方法在检测各种故障时的通用性。实验结果验证了方法的正确性和有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 课题研究背景及意义  9-11
  1.2 电能质量问题的种类  11-12
  1.3 主要研究的几种电压故障检测技术  12-13
    1.3.1 电网电压正序负序基波幅值检测技术  12
    1.3.2 电网电压正序负序基波相角检测技术  12-13
    1.3.3 电网频率的检测技术  13
  1.4 电网电压故障检测技术的国内外研究现状  13-16
  1.5 本文主要研究内容  16-17
第2章电压正负序分量的检测方法研究  17-29
  2.1 引言  17
  2.2 一般最小二乘法原理  17-19
  2.3 带遗忘因子的最小二乘递推算法  19-22
  2.4 不平衡电压对正序测量值的影响  22-24
  2.5 基于复最小二乘的故障检测方法原理  24-26
  2.6 仿真分析  26-28
  2.7 本章小结  28-29
第3章基于自适应线性最优滤波的改进锁相环  29-43
  3.1 引言  29
  3.2 锁相环的基本原理  29-30
  3.3 传统软件锁相环(SPLL)  30-35
    3.3.1 传统软件锁相环(SPLL)的数学模型  30-32
    3.3.2 控制器参数的设计  32-33
    3.3.3 仿真分析  33-35
  3.4 基于自适应线性最优滤波的改进锁相环  35-42
    3.4.1 改进锁相环基本原理  35-40
    3.4.2 仿真分析  40-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章基于扩展复卡尔曼滤波的电压故障检测方法  43-51
  4.1 引言  43
  4.2 非线性离散系统的扩展卡尔曼滤波  43-46
  4.3 基于扩展复卡尔曼滤波的检测方法  46-50
    4.3.1 算法基本原理  46-48
    4.3.2 仿真分析  48-50
  4.4 本章小结  50-51
第5章实验平台介绍与实验结果  51-63
  5.1 引言  51
  5.2 实验平台介绍  51-53
    5.2.1 控制芯片介绍  51-52
    5.2.2 可编程交流电源介绍  52-53
    5.2.3 检测系统介绍  53
  5.3 软件编程  53-54
  5.4 实验结果  54-62
    5.4.1 基于复最小二乘检测方法的实验结果  54-58
    5.4.2 改进型锁相环检测方法的实验结果  58-60
    5.4.3 基于扩展复卡尔曼滤波检测方法的实验结果  60-62
  5.5 本章小结  62-63
结论  63-64
参考文献  64-68
攻读硕士学位期间发表的学术论文  68-70
致谢  70

风电场电网电压故障检测方法研究

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