直驅(qū)永磁同步海上風(fēng)電系統(tǒng)低電壓運行技術(shù)研究

【摘要】：隨著風(fēng)電裝機容量和接入電網(wǎng)規(guī)模的不斷增大,其影響的區(qū)域也逐步擴大到整個電網(wǎng),使得現(xiàn)有的確定性電力系統(tǒng)演變?yōu)殡S機-確定耦合的復(fù)雜電力系統(tǒng)。為了滿足電網(wǎng)規(guī)程對風(fēng)電并網(wǎng)提出的要求,采取行之有效的低電壓穿越措施,保持風(fēng)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的不間斷運行、向電網(wǎng)提供必要的無功支持勢在必行。相比雙饋式感應(yīng)風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越技術(shù)研究而言,專門針對直驅(qū)永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越技術(shù)的研究有待進一步深入。有鑒于此,本文主要圍繞直驅(qū)永磁同步海上風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越技術(shù)展開研究,主要內(nèi)容如下： 首先,根據(jù)永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)的機械、電氣及物理特性,對直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進行模塊化建模。其中,詳細闡述了a、b、c坐標系和d、q、0坐標系下的永磁同步發(fā)電機動態(tài)模型和換流器模型的動態(tài)建模過程,在此基礎(chǔ)上,確定了基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制的機側(cè)換流器SPWM控制策略和基于電網(wǎng)電壓矢量控制的網(wǎng)側(cè)換流器SPWM控制策略,從而得到適用于低電壓運行研究的動態(tài)模型。就所建立的永磁同步海上風(fēng)電系統(tǒng)動態(tài)模型在不同工況下進行了仿真驗證。 其次,對現(xiàn)行的相關(guān)低電壓穿越相關(guān)標準進行了詳細描述。理論分析了電網(wǎng)發(fā)生三相對稱故障時永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)的運行特性,提出了電網(wǎng)故障下永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)存在的一些問題,并在PSCAD/EMTDC中進行了暫態(tài)特性的仿真分析。同時,就一些常見的低電壓穿越應(yīng)對措施進行了對比分析。 再次,針對現(xiàn)有用于直驅(qū)永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越技術(shù)的不足,提出了網(wǎng)側(cè)串聯(lián)動態(tài)制動電阻器的永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越方案。重點分析了網(wǎng)側(cè)串聯(lián)動態(tài)制動電阻器的原理、特性、實現(xiàn)和控制策略。在電網(wǎng)電壓發(fā)生嚴重對稱電壓跌落時,對永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)采用網(wǎng)側(cè)串聯(lián)動態(tài)制動電阻器的保護措施進行了研究。 最后,基于PSCAD/EMTDC軟件對永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)串聯(lián)動態(tài)制動電阻器進行了仿真研究。仿真分析結(jié)果表明,網(wǎng)側(cè)串聯(lián)動態(tài)制動電阻器能夠有效的維持母線電壓的穩(wěn)定和抑制網(wǎng)側(cè)過電流,保障安全不間斷運行。同時,通過對網(wǎng)側(cè)換流器的有功和無功的解耦控制,達到了在電網(wǎng)故障期間永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)向電網(wǎng)提供無功支持的目的。研究表明,網(wǎng)側(cè)串聯(lián)動態(tài)制動電阻器能夠很好的實現(xiàn)永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越。 【關(guān)鍵詞】：海上風(fēng)電 永磁同步發(fā)電機 低電壓穿越 串聯(lián)動態(tài)制動電阻器
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 研究背景及意義8
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展概況8-12
• 1.3 永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)展前景12-13
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.5 論文的主要內(nèi)容15-16
• 第2章 直驅(qū)永磁同步海上風(fēng)電系統(tǒng)動態(tài)建模16-40
• 2.1 風(fēng)電系統(tǒng)介紹16-18
• 2.1.1 海上風(fēng)電系統(tǒng)介紹16-17
• 2.1.2 系統(tǒng)模型介紹17-18
• 2.2 風(fēng)電系統(tǒng)機械動力部分18-23
• 2.2.1 風(fēng)速模型18-19
• 2.2.2 風(fēng)力機模型19-21
• 2.2.3 傳動鏈軸系模型21-22
• 2.2.4 漿距控制器模型22-23
• 2.3 永磁同步發(fā)電機動態(tài)模型23-27
• 2.3.1 永磁同步電機基本方程23-25
• 2.3.2 d、q、0坐標系的永磁同步電機方程25-26
• 2.3.3 永磁同步發(fā)電機電磁暫態(tài)建模26-27
• 2.4 換流器模型及控制策略27-33
• 2.4.1 換流器模型27-28
• 2.4.2 機側(cè)換流器控制策略28-30
• 2.4.3 網(wǎng)側(cè)換流器控制策略30-33
• 2.5 電網(wǎng)模型33-39
• 2.5.1 并網(wǎng)傳輸線模型33-34
• 2.5.2 電網(wǎng)模型34-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 第3章 直驅(qū)永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)低電壓特性分析40-56
• 3.1 低電壓穿越標準40-43
• 3.1.1 國外低電壓穿越標準40-41
• 3.1.2 國內(nèi)低電壓穿越標準41-43
• 3.2 電網(wǎng)電壓跌落特性分析43-45
• 3.3 電網(wǎng)電壓跌落特性仿真45-51
• 3.3.1 仿真模型介紹45-48
• 3.3.2 考慮限流環(huán)節(jié)的特性仿真分析48-50
• 3.3.3 取消限流環(huán)節(jié)的特性仿真分析50-51
• 3.4 低電壓穿越技術(shù)對比分析51-55
• 3.4.1 卸荷電路52-53
• 3.4.2 儲能措施53
• 3.4.3 無功支持53-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 第4章 基于串聯(lián)動態(tài)制動電阻器的低電壓運行技術(shù)研究56-66
• 4.1 低電壓穿越解決方案56-57
• 4.2 網(wǎng)側(cè)串聯(lián)動態(tài)制動電阻器特性分析57-60
• 4.2.1 SDBR對永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)的影響57-58
• 4.2.2 SDBR實現(xiàn)方法58-59
• 4.2.3 SDBR控制策略59-60
• 4.3 網(wǎng)側(cè)串聯(lián)動態(tài)制動電阻器的低電壓運行特性仿真分析60-62
• 4.4 電網(wǎng)電壓跌落情況下的無功支持仿真分析62-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第5章 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 結(jié)論66
• 5.2 展望66-68
• 附錄A68-72
• 參考文獻72-76
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果76-77
• 致謝77

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