雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越技術(shù)研究

【摘要】：隨著風(fēng)力發(fā)電的蓬勃發(fā)展,風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的影響不容忽視。雙饋發(fā)電機(jī)作為目前風(fēng)力發(fā)電的主流機(jī)組,對(duì)其正常運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)態(tài)特性以及故障狀態(tài)下的暫態(tài)特性研究很有意義。雙饋發(fā)電機(jī)在承受電網(wǎng)故障時(shí)有一定的缺陷,所以有必要改善雙饋發(fā)電機(jī)的低電壓穿越能力。 本文主要以雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)為研究對(duì)象,分析了雙饋發(fā)電機(jī)的工作原理,建立了雙饋發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)等值電路、三相靜止坐標(biāo)系(abc)和同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq)下的數(shù)學(xué)模型,并建立了組合風(fēng)模型、風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)模型、雙PWM變流器數(shù)學(xué)模型。建立了基于定子磁場(chǎng)定向的轉(zhuǎn)子側(cè)PWM矢量控制和基于電網(wǎng)電壓定向的直流側(cè)PWM矢量控制的數(shù)學(xué)模型。分析了低壓運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)子電流、電磁轉(zhuǎn)矩、直流側(cè)電壓和有功無(wú)功等量在故障發(fā)生期間和故障結(jié)束后動(dòng)態(tài)響應(yīng),解釋了轉(zhuǎn)子過(guò)電流和直流側(cè)過(guò)電壓產(chǎn)生的原因。建立了定子暫態(tài)相電流模型,分析了抑制電網(wǎng)電壓跌落過(guò)程中轉(zhuǎn)子過(guò)電流的方法。在PSCAD中搭建系統(tǒng)仿真模型,仿真了兩種電壓跌落情況下雙饋發(fā)電機(jī)低電壓動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性,驗(yàn)證了前面的分析,結(jié)果表明：在電壓跌落幅值較低時(shí),雙饋發(fā)電機(jī)的控制策略可以實(shí)現(xiàn)低壓穿越；跌落較為嚴(yán)重時(shí),產(chǎn)生的過(guò)電流、過(guò)電壓會(huì)對(duì)系統(tǒng)安全造成嚴(yán)重威脅。 為了提高雙饋發(fā)電機(jī)低電壓穿越能力,本文分析了轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路和直流側(cè)Chopper電路的工作原理,采用了一種轉(zhuǎn)子側(cè)Crowbar電路和直流側(cè)Chopper電路配合保護(hù)方案,仿真了三種方案在低電壓運(yùn)行過(guò)程中動(dòng)態(tài)響應(yīng),總結(jié)了三種方案提高雙饋發(fā)電機(jī)低壓穿越能力各自的優(yōu)缺點(diǎn),并仿真了電壓跌落幅值、旁路電阻、直流保護(hù)電阻對(duì)組合保護(hù)效果的影響。仿真結(jié)果表明：組合保護(hù)方案在三種保護(hù)方案中效果最優(yōu)良,可以作為提高低壓穿越能力的一種方法,它可以有效抑制轉(zhuǎn)子電流、直流電壓、有功無(wú)功等參數(shù)在電網(wǎng)電壓跌落期間存在的較大波動(dòng),抑制過(guò)電壓和過(guò)電流,達(dá)到保護(hù)雙饋發(fā)電機(jī)硬件電路和提高雙饋發(fā)電機(jī)低電壓穿越能力的目的,并且在電網(wǎng)電壓跌落至20%額定電壓時(shí),該方案也是適用的。 【關(guān)鍵詞】：雙饋電機(jī) 低電壓穿越 組合保護(hù) Crowbar電路 Chopper電路
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究的背景與意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國(guó)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展及研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 風(fēng)電機(jī)組具備低電壓穿越能力的必要性及研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的主要工作14-15
• 第2章 雙饋發(fā)電機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型15-36
• 2.1 引言15-16
• 2.2 風(fēng)速模型建立16-17
• 2.2.1 基本風(fēng)16
• 2.2.2 陣風(fēng)16
• 2.2.3 漸變風(fēng)16-17
• 2.2.4 隨機(jī)風(fēng)17
• 2.2.5 組合風(fēng)17
• 2.3 風(fēng)力機(jī)模型建立17-19
• 2.3.1 風(fēng)力機(jī)功率17-18
• 2.3.2 風(fēng)能利用系數(shù)Cp18-19
• 2.4 雙饋發(fā)電機(jī)工作原理分析19-20
• 2.5 雙饋發(fā)電機(jī)模型20-29
• 2.5.1 雙饋發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)等值電路模型20-21
• 2.5.2 三相靜止坐標(biāo)系(abc)下雙饋發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型21-26
• 2.5.3 dq坐標(biāo)系下雙饋發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型26-29
• 2.6 雙PWM變流器模型29-35
• 2.6.1 網(wǎng)側(cè)變流器模型30-34
• 2.6.2 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器模型34-35
• 2.7 本章小結(jié)35-36
• 第3章 DFIG矢量控制策略和低電壓動(dòng)態(tài)分析36-52
• 3.1 轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變流器矢量控制策略36-40
• 3.1.1 基于定子磁鏈定向的轉(zhuǎn)子側(cè)PWM矢量控制策略36-40
• 3.1.2 定子磁鏈觀測(cè)40
• 3.2 電網(wǎng)側(cè)PWM變流器矢量控制策略40-42
• 3.2.1 電網(wǎng)電壓定向控制的基本原理40
• 3.2.2 基于電網(wǎng)電壓定向的電網(wǎng)側(cè)PWM矢量控制策略40-42
• 3.3 低電壓運(yùn)行時(shí)雙PWM變流器動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性分析42-43
• 3.3.1 電壓跌落的概念42
• 3.3.2 電壓跌落期間動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性分析42-43
• 3.3.3 電壓恢復(fù)后動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性分析43
• 3.4 低電壓運(yùn)行時(shí)雙饋發(fā)電機(jī)定子暫態(tài)相電流數(shù)學(xué)模型43-44
• 3.5 低電壓運(yùn)行過(guò)程中雙饋發(fā)電機(jī)過(guò)渡過(guò)程仿真分析44-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第4章 DFIG低電壓穿越技術(shù)研究52-67
• 4.1 低電壓穿越技術(shù)52-53
• 4.1.1 低電壓穿越技術(shù)概念52
• 4.1.2 低電壓穿越基本要求52-53
• 4.2 低電壓穿越技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法53-55
• 4.2.1 轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)電流保護(hù)電路53-54
• 4.2.2 直流側(cè)過(guò)電壓保護(hù)電路54-55
• 4.3 低電壓穿越技術(shù)仿真研究55-65
• 4.3.1 分析三種方案提高低電壓穿越能力的效果55-61
• 4.3.2 方案三組合保護(hù)方案影響因素61-63
• 4.3.3 電網(wǎng)電壓跌落至20%時(shí)組合保護(hù)方案仿真分析63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 結(jié)論與展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文72

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電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率變換器運(yùn)行控制    王萌

隨機(jī)風(fēng)作用下風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及動(dòng)態(tài)可靠性研究    周志剛

永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最佳功率跟蹤控制策略研究    任麗娜

雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越技術(shù)研究    馮躍

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)高電壓穿越技術(shù)研究    曲庭余

雙饋發(fā)電機(jī)控制方法研究    陳謙

交流勵(lì)磁雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)研究    張曉計(jì)

雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的孤島啟動(dòng)及運(yùn)行控制    杜翠

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究    李燕

交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的研究    張志

變速恒頻雙饋發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制器實(shí)驗(yàn)研究    曹天明

風(fēng)力機(jī)塔架側(cè)振控制及雙饋發(fā)電機(jī)滑?？刂蒲芯?nbsp;   練俊

雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越時(shí)的Crowbar保護(hù)技術(shù)    趙靜