全功率驱动异步风电机组的故障穿越技术研究

【摘要】：全功率变流器驱动的风电机组并网特性好，并且电力电子技术的发展促使变流器容量不断增大而成本逐渐降低，因而其市场份额持续增加。考虑到永磁直驱风电机组容量的进一步拓展将会受到稀土价格及庞大体积的制约，本文以全功率变流器驱动的异步风电机组(Full Rated Converter Induction Generator,FRC-IG)作为研究对象，对全功率变流器的控制策略，尤其是故障穿越时的控制进行了深入研究，完成的主要工作和成果如下： （1）建立了FRC-IG风电机组的动态数学模型，研究了该机组的工作原理、运行特性以及控制策略，并提出了机侧变流器稳定直流电压、网侧变流器进行最大功率跟踪的新型控制策略，为低电压穿越技术的研究提供了理论基础。 （2）分析了FRC-IG风电机组在传统控制策略下直流侧电压波动的原理，并从功率平衡角度对比分析了多种低电压穿越控制方法，得出储能型低电压穿越控制方案在能源利用和成本投入方面具有较大优势。 （3）研究了储能方法抑制直流侧电压波动的原理，在此基础上提出了两种储能型低电压穿越控制策略：一种是通过调节发电机电磁转矩或优化功率跟踪曲线的机电储能控制策略，另一种是通过在直流母线侧添加储能装置，调节网侧变流器和储能装置工作状态的综合控制策略。这两种方案不仅可以实现风电系统的低电压穿越，还可避免电网故障期间的能量损失，其中基于机电储能的控制方案无需增加硬件成本，是最理想的故障穿越控制策略。 (4)构建了完整的FRC-IG风电机组仿真模型，对本文所述用于实现风电机组低电压穿越控制策略均进行了仿真分析，结果表明本文所提控制方案的有效性。 【关键词】：风力发电 故障穿越 笼型异步发电机 储能系统 全功率变流器
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题的研究背景和意义10-14
• 1.1.1 风力发电的背景10-11
• 1.1.2 风力发电技术简介11-13
• 1.1.3 风电并网故障穿越技术背景13-14
• 1.2 国内外的研究现状及发展趋势14-17
• 1.2.1 FRC-IG 风电机组研究现状14-16
• 1.2.2 风电机组故障穿越研究概况16-17
• 1.3 本文主要研究内容17-19
• 第2章 FRC-IG 风电机组的建模与控制19-35
• 2.1 风力机的建模及控制系统19-23
• 2.1.1 风力机的模型19-21
• 2.1.2 变速风电机组的最大功率跟踪原理21-23
• 2.2 FRC-IG 风电机组的数学模型23-28
• 2.2.1 坐标变换23-24
• 2.2.2 异步发电机数学模型24-26
• 2.2.3 PWM 变流器的数学模型26-28
• 2.3 FRC-IG 风电机组的控制系统28-34
• 2.3.1 FRC-IG 风电机组传统控制系统28-31
• 2.3.2 FRC-IG 风电机组新型控制系统31-32
• 2.3.3 仿真分析32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 FRC-IG 风电机组暂态特性分析35-44
• 3.1 FRC-IG 风电机组的暂态响应特性35-36
• 3.2 FRC-IG 风电机组低电压穿越控制策略对比分析36-41
• 3.2.1 不平衡能量流入交流电网36-37
• 3.2.2 不平衡能量在直流母线处消耗或存储37-39
• 3.2.3 利用风电机组惯性存储不平衡能量39-41
• 3.3 基于卸荷电阻实现 FRC-IG 低电压穿越技术研究41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 基于超级电容器的 FRC-IG 低电压穿越研究44-50
• 4.1 储能型 FRC-IG 风电系统工作原理44-45
• 4.2 储能型 FRC-IG 风电系统低电压穿越控制策略45-47
• 4.2.1 网侧变流器的控制策略45-46
• 4.2.2 超级电容器的控制46-47
• 4.3 仿真分析47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 基于机电储能的 FRC-IG 低电压穿越研究50-59
• 5.1 基于机电储能抑制直流电压波动的原理50-52
• 5.2 基于电磁转矩调节实现低电压穿越控制方案52-54
• 5.3 基于功率跟踪曲线切换实现低电压穿越控制方案54-55
• 5.4 仿真分析55-58
• 5.4.1 基于电磁转矩调节实现低电压穿越仿真分析55-57
• 5.4.2 基于功率跟踪曲线优化实现低电压穿越仿真分析57-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第6章 结论与展望59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果64-65
• 致谢65

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

光储系统中储能容量优化    王雨;苏适;严玉廷;米增强;

新型高温潜热储能系统的性能研究    郭茶秀;张务军;魏新利;

风光储联合发电系统的可信容量及互补效益评估    何俊;邓长虹;徐秋实;黄文涛;舒征宇;

计及电池使用寿命的混合储能系统容量优化模型    韩晓娟;程成;籍天明;马会萌;

液压储能在风力发电储能中的应用    卞永明;牛翔;

储能系统在电力系统中的应用综述    严干贵;谢国强;李军徽;王健;朱昱;丁玲;

基于p-有效点理论的含大规模风电电力系统最小储能功率配置方法    黎静华;文劲宇;程时杰;韦化;

压缩空气超级电容混合储能系统中储电装置容量优化设计    黄先进;张立伟;郑琼林;Alfred.Rufer;

城市轨道交通储能系统及其应用进展    胡婧娴;林仕立;宋文吉;张艳辉;冯自平;

用于优化微网联络线功率的混合储能容量优化方法    肖峻;张泽群;张磐;梁海深;王成山;

储能系统规划设计软件的介绍与应用    肖峻;白临泉;李振生;梁海深;于波;

平滑可再生能源发电系统输出波动的储能系统容量优化方法    于波;王成山;肖峻;郭力;

新型储能体系的探索    王高军;曲群婷;赵娜红;吴宇平;

储能系统提高新能源发电接入电网能力研究    李木一;

微网中分布式储能系统的控制参数优化方法    陈奕;张步涵;代晓康;毛承雄;赵爽;

光伏电站储能系统配置研究    孙庆;何一;

一种有效的潜热储能球床放热性能的数值分析方法    夏莉;张鹏;

混合储能方案平衡独立光伏发电系统功率变化    侯世英;房勇;孙韬;宋星;

水电风能互补调节系统的研究    金华频;董大富;徐锦才;

大容量电池储能系统的应用及典型设计    吴福保;杨波;叶季蕾;薛金花;

新能源储能研发项目落户射阳    李玲

资本掘金储能业市场细分趋向明朗    房田甜

我国储能应用技术酝酿突破    特约记者 顾定槐

俞振华：储能产业需政策驱动    本报记者 王荣

A123看好电网储能 借“合资”撬动中国市场    本报记者 房田甜　实习记者 董乐

储能规模化还有很长的路要走    本报记者 栗清振

南都电源：业绩有望走出低谷    本报记者 高晓娟

珠海银通：高品质新能源产业的整合者    本报记者 汤兆宏

电池储能电站的安全性问题    中国工程院院士 杨裕生

春兰大容量储能系统实现产业化    记者 陈艳华

可再生能源发电与微网中储能系统的构建与控制研究    曾杰

抑制风电对电网影响的储能系统优化配置及控制研究    李军徽

储能系统主电路设计及其运行控制的研究    朱昱

储能系统在风电场中的应用    吴少峰

大容量储能系统的控制与保护策略研究    徐涛

提高风电接入能力的大规模储能系统容量配置研究    冯晓东

储能系统提高风力发电并网系统运行稳定性的研究    陈伟

配合风电接入的储能系统研究    黄俊

提高风电接入能力的储能系统优化配置    熊雄

基于超级电容的矿用负载储能系统研究    林锐

储能系统规划设计方法与软件开发    白临泉

微网中分布式储能系统的建模与控制研究    陈益哲