永磁直驅(qū)風電系統(tǒng)低壓穿越研究

【摘要】：隨著兆瓦級永磁直驅(qū)風電機組的不斷應用,電力系統(tǒng)中風電裝機容量比例越來越大,電力系統(tǒng)故障導致電壓跌落后,風電場切除會嚴重影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,這就要求風電機組具有低電壓穿越能力,保證系統(tǒng)發(fā)生故障后風電機組不間斷并網(wǎng)運行。本文提出了配合超級電容儲能系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略,能有效地穩(wěn)定直流側(cè)電壓,并滿足了電網(wǎng)故障時風電系統(tǒng)向電網(wǎng)提供無功功率支持的要求,實現(xiàn)了風電系統(tǒng)低壓穿越。本文針對電網(wǎng)對稱故障情況下,電機側(cè)變流器和電網(wǎng)側(cè)變流器功率不平衡造成直流鏈電壓升高的問題,對超級電容器的容量以最優(yōu)經(jīng)濟為目標進行分析計算,提出了配合超級電容儲能系統(tǒng)的機側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器協(xié)調(diào)控制策略。仿真結(jié)果表明:通過對機側(cè)變流器對發(fā)電機輸出功率進行限制,采用超級電容儲能系統(tǒng)對直流鏈剩余功率進行吸收,以及網(wǎng)側(cè)變流器的無功補償,能有效的抑制直流鏈電壓升高,提高電網(wǎng)故障時風電系統(tǒng)的無功補償能力,保障了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,且驗證了超級電容器容量計算方法合理。針對風電系統(tǒng)在電網(wǎng)兩相不對稱故障情況下,網(wǎng)側(cè)變流器會產(chǎn)生不對稱電流和功率2倍頻波動問題,本文將不對稱電壓分量分解成兩組對稱分量,構(gòu)建雙坐標系d-q控制系統(tǒng),根據(jù)不同功率波動分3種不同運行情況進行控制,并根據(jù)3種情況的運行特點,分別設計網(wǎng)側(cè)變流器輸出功率限制,有效地抑制負序電流和功率2倍頻波動。仿真結(jié)果表明:不對稱故障下,網(wǎng)側(cè)變流器雙坐標系d-q控制策略能夠確保風電系統(tǒng)可靠運行,滿足低壓穿越需求。 【關(guān)鍵詞】：直驅(qū)風電系統(tǒng) 低壓穿越 超級電容系統(tǒng) 協(xié)調(diào)控制
【學位授予單位】：湖南工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 風力發(fā)電研究背景和意義9-14
• 1.1.1 國外風力發(fā)電發(fā)展11-12
• 1.1.2 國內(nèi)風力發(fā)電發(fā)展12-14
• 1.2 風電機組低電壓穿越14-17
• 1.2.1 LVRT簡介15-16
• 1.2.2 LVRT目前實現(xiàn)方法16-17
• 1.3 儲能系統(tǒng)的發(fā)展17-19
• 1.3.1 蓄電池儲能18
• 1.3.2 飛輪儲能18-19
• 1.3.3 抽水蓄能19
• 1.3.4 超級電容器儲能19
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容19-21
• 第二章 直驅(qū)風電系統(tǒng)的數(shù)學模型和運行控制策略21-39
• 2.1 直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)的基本構(gòu)造21
• 2.2 風力機數(shù)學模型21-23
• 2.3 永磁同步電機數(shù)學模型23-25
• 2.4 三相變流器的數(shù)學模型25-32
• 2.4.1 電機側(cè)變流器的基本數(shù)學模型26-30
• 2.4.2 電網(wǎng)側(cè)變流器的基本數(shù)學模型30-32
• 2.5 直驅(qū)永磁風電系統(tǒng)運行控制策略32-36
• 2.5.1 發(fā)電機側(cè)變流器控制32-34
• 2.5.2 電網(wǎng)側(cè)變流器控制34-36
• 2.6 仿真驗證36-38
• 2.7 本章小結(jié)38-39
• 第三章 超級電容器容量選取39-44
• 3.1 儲能電容系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)39-41
• 3.1.1 儲能電容器的基本模型39-40
• 3.1.2 Buck/boost DC-DC變換器的基本模型40-41
• 3.2 超級電容器容量選擇41-43
• 3.2.1 電網(wǎng)故障時風電系統(tǒng)功率流動41-42
• 3.2.2 超級電容參數(shù)設計42-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第四章 對稱短路時直驅(qū)風電系統(tǒng)低壓穿越改進控制策略研究44-54
• 4.1 對稱故障影響44-45
• 4.2 電網(wǎng)對稱故障時風電系統(tǒng)運行性能的分析45-47
• 4.3 對稱故障下交-直流變換器協(xié)調(diào)控制策略47-49
• 4.3.1 限制有功功率控制47-48
• 4.3.2 無功功率支持控制48-49
• 4.3.3 超級電容儲能穩(wěn)壓控制49
• 4.4 仿真驗證49-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 不對稱短路時直驅(qū)風電系統(tǒng)低壓穿越控制策略研究54-64
• 5.1 不對稱故障影響54-55
• 5.2 不對稱故障下網(wǎng)側(cè)多模運行低壓穿越控制策略55-59
• 5.2.1 正-負坐標系下網(wǎng)側(cè)變換器控制策略55-57
• 5.2.2 網(wǎng)側(cè)變換器輸出功率限制57-59
• 5.3 仿真驗證59-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 總結(jié)與期望64-66
• 參考文獻66-70
• 攻讀碩士學位期間主要的研究成果及所獲獎項70-71
• 致謝71

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