計(jì)及控制系統(tǒng)PI參數(shù)影響的雙饋風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)特性的研究

【摘要】：當(dāng)前大規(guī)模風(fēng)電系統(tǒng)的接入對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生的影響正逐漸凸顯,尤其時(shí)故障時(shí)對電網(wǎng)貢獻(xiàn)的短路電流已不可忽視。而雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG)作為風(fēng)電并網(wǎng)的主流機(jī)型,常規(guī)故障特性研究方法不再適用于對其短路電流的分析,且目前尚未形成系統(tǒng)的故障分析方法與解析計(jì)算模型,造成電力系統(tǒng)繼電保護(hù)困難,嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文首先詳細(xì)分析了典型定向矢量控制策略下DFIG的工作原理以及數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)建立了DFIG的空間矢量模型,在PSCAD中搭建了完整風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真模型,并對模型在不同電壓跌落程度下的運(yùn)行特性進(jìn)行了仿真分析,驗(yàn)證了模型的可行性。其次,分析了DFIG發(fā)生電壓跌落時(shí)電機(jī)內(nèi)部電磁暫態(tài)過程的物理機(jī)理,采用穩(wěn)數(shù)學(xué)解析的方法,詳細(xì)推導(dǎo)了機(jī)端電壓輕度跌落的情況下,計(jì)及轉(zhuǎn)子變流器電流內(nèi)環(huán)控制時(shí)DFIG短路短路電流的解析表達(dá)式。并延伸研究了考慮雙環(huán)控制系統(tǒng)情況下的定轉(zhuǎn)子短路電流特性,分析了短路電流的頻率成分與產(chǎn)生機(jī)理。最后,利用所得故障電流解析模型分析了變頻器控制參數(shù)、短路時(shí)刻機(jī)組運(yùn)行狀況、電壓跌落程度等因素對于短路電流的影響,并在搭建的電磁暫態(tài)模型中驗(yàn)證了表達(dá)式的正確性。本文對于電網(wǎng)故障下DFIG的故障機(jī)理及暫態(tài)特性展開了較為深入的研究,在仿真分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步向故障機(jī)理及故障量計(jì)算方法方向延伸,并針對電網(wǎng)電壓跌落程度不深的情況下DFIG的故障特性進(jìn)行了拓展,所提出的針對DFIG的故障量計(jì)算方法物理意義明確,計(jì)算結(jié)果經(jīng)驗(yàn)證較為準(zhǔn)確,為研究大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)下現(xiàn)行繼電保護(hù)的適用性提供了理論支撐。 【關(guān)鍵詞】：雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī) 控制系統(tǒng) PI參數(shù) 短路電流 影響因素
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM315;TM712
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究背景和意義10-12
• 1.2 雙饋風(fēng)電機(jī)組故障暫態(tài)特性研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 現(xiàn)有研究的特點(diǎn)及面臨的問題14-15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型及仿真研究17-31
• 2.1 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行原理17-18
• 2.2 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型18-23
• 2.2.1 三相靜止坐標(biāo)系中雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)瞬時(shí)值模型18-20
• 2.2.2 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)瞬時(shí)值模型20-22
• 2.2.3 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)空間矢量模型22-23
• 2.3 變頻器控制模型23-27
• 2.3.1 轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制模型24-26
• 2.3.2 網(wǎng)側(cè)變頻器控制模型26-27
• 2.4 雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組模型仿真與分析27-29
• 2.5 電網(wǎng)故障下雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的保護(hù)措施和控制策略29
• 2.6 小結(jié)29-31
• 第3章 計(jì)及轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制系統(tǒng)的雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)短路電流特性分析31-46
• 3.1 引言31-32
• 3.2 電網(wǎng)故障后雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀況研究32-35
• 3.2.1 雙饋風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的初始條件32-33
• 3.2.2 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)定子磁鏈動(dòng)態(tài)特性分析33-35
• 3.3 計(jì)及轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器電流內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的故障電流計(jì)算35-38
• 3.4 計(jì)及轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器雙環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的故障電流計(jì)算38-42
• 3.5 仿真驗(yàn)證42-45
• 3.5.1 計(jì)及電流內(nèi)環(huán)控制時(shí)仿真驗(yàn)證42-44
• 3.5.2 計(jì)及雙環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)仿真驗(yàn)證44-45
• 3.7 小結(jié)45-46
• 第4章 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)短路電流的影響因素分析46-53
• 4.1 引言46
• 4.2 PI控制參數(shù)對雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)短路電流的影響分析46-49
• 4.3 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)短路電流的影響因素分析49-52
• 4.3.1 機(jī)端電壓跌落程度對短路電流的影響49-50
• 4.3.2 短路時(shí)刻對短路電流的影響50-51
• 4.3.3 轉(zhuǎn)差率對短路電流的影響51-52
• 4.6 小結(jié)52-53
• 第5章 總結(jié)與展望53-56
• 5.1 結(jié)論53-54
• 5.2 工作展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 附錄60-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和其他成果64-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目65-66
• 致謝66

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