風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)計(jì)算的工程化方法研究

【摘要】：隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的迅速發(fā)展和并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,深入研究風(fēng)電機(jī)組的短路電流特性對(duì)電力系統(tǒng)的保護(hù)整定及其暫態(tài)穩(wěn)定性研究將具有越來(lái)越重要的作用。隨著風(fēng)電容量占電網(wǎng)總?cè)萘炕蚓植侩娋W(wǎng)容量的比例越來(lái)越大,風(fēng)電場(chǎng)功率輸出特性及風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)間的相互影響已成為近來(lái)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)容量達(dá)到一定程度時(shí),風(fēng)電場(chǎng)提供的短路電流很可能會(huì)超過(guò)系統(tǒng)側(cè)提供的短路電流,因此在進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)備選擇、校驗(yàn)和繼電保護(hù)配置、整定時(shí),必須考慮風(fēng)電場(chǎng)提供的短路電流。 本文首先介紹變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作原理,根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的物理構(gòu)件特性,建立能夠表征變速恒頻風(fēng)電機(jī)組動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型。 然后在理論分析的基礎(chǔ)上,研究雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組在端口故障和電網(wǎng)故障時(shí)的電磁暫態(tài)過(guò)程?；陔p饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的基本方程,推導(dǎo)以定、轉(zhuǎn)子磁鏈表示的風(fēng)電機(jī)組定子短路電流表達(dá)式。故障后定轉(zhuǎn)子磁鏈的暫態(tài)表達(dá)式為故障時(shí)刻定轉(zhuǎn)子磁鏈初值和定轉(zhuǎn)子繞組暫態(tài)時(shí)間常數(shù)的函數(shù)。求解定子磁鏈在短路瞬間的初始值時(shí),考慮定子電阻的影響,并利用穩(wěn)態(tài)條件下的轉(zhuǎn)子磁鏈方程求解轉(zhuǎn)子磁鏈在短路瞬間的初始值。通過(guò)分析雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子端口三相故障后定轉(zhuǎn)子磁鏈的電磁暫態(tài)機(jī)理,得到定轉(zhuǎn)子磁鏈暫態(tài)表達(dá)式,進(jìn)而推導(dǎo)出風(fēng)電機(jī)組定子短路電流的詳細(xì)表達(dá)式,為機(jī)組暫態(tài)性能評(píng)估提供計(jì)算方法和依據(jù)。 在分析常用的風(fēng)電場(chǎng)等值方法的基礎(chǔ)上,使用容量加權(quán)法建立風(fēng)電場(chǎng)容量加權(quán)等值模型,在風(fēng)電場(chǎng)不同運(yùn)行方式下,通過(guò)比較風(fēng)電場(chǎng)詳細(xì)模型和等值模型在系統(tǒng)故障時(shí)提供的短路電流,證明了此方法的計(jì)算結(jié)果具有較高的精度,滿足工程計(jì)算的需要。 最后利用電力系統(tǒng)仿真軟件DIgSILENT/PowerFactory建立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型,以驗(yàn)證本文提出的風(fēng)電機(jī)組短路電流計(jì)算方法的精確性。 本文對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型做了較深入的研究,深入學(xué)習(xí)目前風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)等值方法,并提出一種通過(guò)研究系統(tǒng)故障后發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子磁鏈來(lái)計(jì)算短路電流的方法。通過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)在不同運(yùn)行方式下系統(tǒng)故障的仿真分析,說(shuō)明了此計(jì)算方法能夠準(zhǔn)確計(jì)算風(fēng)電場(chǎng)提供的短路電流。 【關(guān)鍵詞】：雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī) 風(fēng)力發(fā)電 電力系統(tǒng)故障 短路電流
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景和意義11-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 風(fēng)電機(jī)組建模研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 風(fēng)電機(jī)組短路特性研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要工作15-17
• 第二章 雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型17-31
• 2.1 基于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)17-18
• 2.2 風(fēng)速的數(shù)學(xué)模型18-19
• 2.3 風(fēng)力機(jī)及機(jī)械傳動(dòng)裝置的數(shù)學(xué)模型19-20
• 2.4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型20-22
• 2.5 變頻器的數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.6 控制系統(tǒng)24-31
• 2.6.1 雙饋風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行范圍24-25
• 2.6.2 轉(zhuǎn)速控制25-26
• 2.6.3 槳距角控制26-27
• 2.6.4 轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制27-28
• 2.6.5 網(wǎng)側(cè)變頻器控制28-31
• 第三章 雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)短路電流分析31-46
• 3.1 風(fēng)電機(jī)組對(duì)系統(tǒng)短路電流的影響31-34
• 3.2 影響雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組暫態(tài)特性的因素34-35
• 3.3 雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電磁暫態(tài)機(jī)理35-40
• 3.4 機(jī)端對(duì)稱故障時(shí)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組暫態(tài)電流分析40-42
• 3.5 初始條件對(duì)暫態(tài)短路電流的影響42-44
• 3.6 非機(jī)端對(duì)稱故障時(shí)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組暫態(tài)電流分析44-46
• 第四章 風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)等值46-61
• 4.1 引言46-47
• 4.2 風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)等值方法47-48
• 4.3 風(fēng)電場(chǎng)等值模型仿真48-61
• 4.3.1 相同風(fēng)速時(shí)系統(tǒng)故障仿真分析49-52
• 4.3.2 不同風(fēng)速時(shí)系統(tǒng)故障仿真分析52-56
• 4.3.3 風(fēng)速變化時(shí)系統(tǒng)故障仿真分析56-61
• 第五章 風(fēng)電機(jī)組短路電流計(jì)算的工程化方法研究61-67
• 5.1 短路電流工程化計(jì)算的基本假設(shè)61-62
• 5.2 短路電流周期分量計(jì)算方法62-64
• 5.3 短路電流轉(zhuǎn)子頻率周期分量計(jì)算方法64-65
• 5.4 短路電流非周期分量計(jì)算方法65-67
• 第六章 算例分析67-74
• 6.1 仿真軟件DIgSILENT功能介紹67
• 6.2 仿真軟件DIgSILENT在風(fēng)電系統(tǒng)故障分析中的應(yīng)用67-68
• 6.3 短路情況仿真分析68-74
• 6.3.1 機(jī)端對(duì)稱故障時(shí)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組暫態(tài)仿真68-71
• 6.3.2 非機(jī)端對(duì)稱故障時(shí)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)組暫態(tài)仿真71-74
• 第七章 總結(jié)與展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-80
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表80

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