直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)LVRT技術(shù)研究

【摘要】：隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組技術(shù)顯然提升。與雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相比，直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)定子側(cè)與電網(wǎng)之間采用全功率變流器相連，電網(wǎng)與發(fā)電機(jī)之間的相互影響較小，且變速運(yùn)行的范圍較大。又因?yàn)橹彬?qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)無齒輪箱，減少了傳動系統(tǒng)部件，利用風(fēng)能的效率較高，系統(tǒng)的可靠性提高。直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組比例逐步提高。電網(wǎng)故障時(shí)，大規(guī)模的風(fēng)電機(jī)組切除令電網(wǎng)在發(fā)生故障后又一次對電網(wǎng)穩(wěn)定產(chǎn)生沖擊，甚至導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰。所以研究直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越（LVRT）能力在保證電網(wǎng)整體的穩(wěn)定性方面十分必要。 首先，對直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)各個(gè)部分進(jìn)行分析和建模，包含風(fēng)輪機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、永磁同步發(fā)電機(jī)和網(wǎng)側(cè)變流器。對直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)在三相靜止坐標(biāo)系和兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行搭建，對機(jī)側(cè)變流器采用零d軸電流控制實(shí)現(xiàn)解耦控制有功和無功，對網(wǎng)側(cè)變流器采用電網(wǎng)基于電壓定向的矢量控制技術(shù)，并分析和建模。 其次，根據(jù)國家對電網(wǎng)低電壓運(yùn)行的各項(xiàng)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，研究直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)低電壓穿越的多種策略。首先對網(wǎng)側(cè)變流器雙閉環(huán)控制策略結(jié)合直流側(cè)卸荷電路進(jìn)行分析和建模，在電網(wǎng)發(fā)生單相短路、兩相短路接地以及三相短路的情況下分別對永磁同步發(fā)電系統(tǒng)（PMSG）系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析研究。另外對增加網(wǎng)側(cè)無功補(bǔ)償電路和定子側(cè)增加旁路電阻兩種情況分別進(jìn)行仿真分析。 最后，針對電網(wǎng)對無功控制和低電壓穿越能力的技術(shù)要求，查閱大量參考文獻(xiàn)之后，采用了一種改進(jìn)型控制方法，該方法通過永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)變流器改變發(fā)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能利用，配合直流側(cè)卸荷電路的條件下，在深度電網(wǎng)故障時(shí)，通過網(wǎng)側(cè)變流器運(yùn)行于無功優(yōu)先輸出模式的控制策略與網(wǎng)側(cè)增加的新型無功補(bǔ)償電路結(jié)合，通過控制可關(guān)斷器件的通斷，實(shí)現(xiàn)快速平滑調(diào)節(jié)電網(wǎng)的無功，提高風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越能力。仿真結(jié)果表明所采用方案能保證深度電網(wǎng)故障時(shí)，各電量值更快速、平穩(wěn)、平滑過渡，保護(hù)風(fēng)電設(shè)備安全，有效提高了PMSG系統(tǒng)的無功補(bǔ)償和低電壓穿越能力。 【關(guān)鍵詞】：深度電網(wǎng)故障 卸荷電路 最大功率追蹤 無功補(bǔ)償 定子側(cè)保護(hù)電路
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.3 主要風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類型14-15
• 1.3.1 雙饋式異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組14-15
• 1.3.2 直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組15
• 1.4 LVRT 的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.5 本文的主要內(nèi)容18-20
• 第二章 直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模20-36
• 2.1 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)20
• 2.2 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)各個(gè)部件的數(shù)學(xué)模型20-24
• 2.2.1 風(fēng)速模型20-22
• 2.2.2 風(fēng)力機(jī)模型22-24
• 2.3 直驅(qū)風(fēng)電全功率并網(wǎng)變流器概述24-25
• 2.4 SVPWM 快速算法25-27
• 2.5 永磁同步發(fā)電機(jī)模型27-34
• 2.5.1 靜止坐標(biāo)數(shù)學(xué)模型28-29
• 2.5.2 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型29-30
• 2.5.3 傳動系統(tǒng)模型30
• 2.5.4 變流器模型30-34
• 2.6 本章小結(jié)34-36
• 第三章 變流器控制原理36-44
• 3.1 直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行特性分析36
• 3.2 機(jī)側(cè)變流器的控制策略36-39
• 3.2.1 最大風(fēng)能捕獲36-37
• 3.2.2 恒風(fēng)速下的控制策略37-39
• 3.3 網(wǎng)側(cè)變流器控制原理39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-44
• 第四章 PMSG 低電壓運(yùn)行響應(yīng)特性與仿真分析44-62
• 4.1 電壓跌落的概念和穿越方法44
• 4.2 直流側(cè)卸荷電路工作原理44-45
• 4.3 定子側(cè)增加旁路電阻45-46
• 4.4 單相接地短路故障下 PMSG 電壓跌落特性及分析46-50
• 4.5 兩相短路接地故障下 PMSG 電壓跌落特性及分析50-52
• 4.6 三相短路故障下 PMSG 傳統(tǒng)控制策略低電壓穿越仿真分析52-55
• 4.7 改進(jìn)的低電壓穿越控制策略55-61
• 4.7.1 網(wǎng)側(cè)無功補(bǔ)償電路55-56
• 4.7.2 網(wǎng)側(cè)無功優(yōu)先輸出與無功補(bǔ)償器的控制策略56-61
• 4.8 本章小結(jié)61-62
• 第五章 結(jié)論與展望62-64
• 5.1 結(jié)論62
• 5.2 展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68-70
• 附錄70-71
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄71-72

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