基于風電機組半實物試驗臺低電壓穿越的仿真研究

【摘要】：風電作為一種綠色新能源在最近十年內(nèi)隨著節(jié)能減排的推進、風力發(fā)電技術的日趨成熟及國家政策扶植之下得到了快速的發(fā)展。風力發(fā)電主控系統(tǒng)控制著整個風力發(fā)電系統(tǒng)的運行環(huán)節(jié)，它是風力發(fā)電系統(tǒng)的關鍵組成部分，其研制與設計的好壞將直接影響整個機組的安全有效運行。因此與風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)相關的半實物實驗臺的研發(fā)與設計變得尤為必要；隨著風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，并入電網(wǎng)的風力發(fā)電機組發(fā)電量在國家整體發(fā)電量中的比例增大，許多國家制定了風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越的標準。針對這一趨勢在試驗臺的基礎上對風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制策略的研究與性能驗證尤為必要。 本文針對國內(nèi)外現(xiàn)有實驗平臺的不足提出了試驗臺軟硬件的總體設計方案，在此基礎上完成了試驗臺的軟硬件設計。運行實驗表明試驗臺能夠完成風力發(fā)電系統(tǒng)主控系統(tǒng)的檢測任務。 在構建風力發(fā)電系統(tǒng)雙饋電機、發(fā)電系統(tǒng)變流器及SVPWM等數(shù)學模型的基礎上通過研究風力發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)有低電壓穿越控制策略的優(yōu)缺點及電網(wǎng)電壓跌落時定子磁鏈動態(tài)變化的原因，提出了考慮磁鏈動態(tài)變化的電機側改進控制策略；通過研究直流母線電壓在電網(wǎng)電壓跌落時波動的根本原因，在傳統(tǒng)電網(wǎng)電壓定向策略的基礎上得出了考慮直流負載電流及電網(wǎng)電壓波動因素的電網(wǎng)側控制策略。通過對仿真結果的分析，得出此類控制方案在一定程度上對發(fā)電系統(tǒng)變流器起到了保護作用，但有對系統(tǒng)各響應的波動幅度抑制不夠及保護延遲的缺陷。 針對只采用控制策時低電壓穿越的缺陷，在試驗臺的基礎上研究了整流橋式主動撬棒電路電網(wǎng)三相短路故障時低電壓穿越的特性并與以上低電壓控制方案作比較分析，得出此控制策略具有更佳的低電壓穿越能力。 【關鍵詞】：檢測平臺 雙饋電機 低電壓穿越
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 課題來源及研究目標10
• 1.3 風力發(fā)電系統(tǒng)試驗臺研究現(xiàn)狀10-12
• 1.4 試驗臺低電壓穿越技術的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容13-15
• 第二章 雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)建模15-36
• 2.1 風輪建模15-18
• 2.2 傳動系統(tǒng)建模18
• 2.4 雙饋電機模型18-25
• 2.4.1 坐標系統(tǒng)變換18-21
• 2.4.2 雙饋電機三相靜止坐標下的數(shù)學模型21-23
• 2.4.3 雙饋電機兩相同步旋轉坐標系下的數(shù)學模型23-25
• 2.5 雙饋變流器建模25-36
• 2.5.1 網(wǎng)側變流器建模26-27
• 2.5.2 轉子側變流器建模27-28
• 2.5.3 SVPWM 建模28-36
• 第三章 基于半實物試驗臺的雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制36-47
• 3.1 低電壓穿越控制策略36
• 3.2 基于試驗臺的轉子側電網(wǎng)故障時的控制策略36-40
• 3.3 基于試驗臺的電網(wǎng)側電網(wǎng)故障時的控制策略40-42
• 3.4 電網(wǎng)故障時雙饋電機仿真分析42-46
• 3.5 小結46-47
• 第四章 基于 Labview 的試驗臺的研發(fā)與試驗臺低電壓穿越的仿真分析47-68
• 4.1 Labview 軟件工具47-48
• 4.2 試驗臺總體方案48-59
• 4.2.1 試驗臺硬件系統(tǒng)設計48-51
• 4.2.2 試驗臺軟件系統(tǒng)設計51-59
• 4.3 試驗臺低電壓穿越的仿真分析59-67
• 4.3.1 主動 Crowbar 保護技術59-60
• 4.3.2 無 Crowbar 時的仿真分析60-64
• 4.3.3 投入 Crowbar 時的仿真分析64-67
• 4.4 小結67-68
• 第五章 結論68-69
• 參考文獻69-71
• 在學研究成果71-72
• 致謝72

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