兆瓦级双馈风电机组低电压穿越控制技术研究

【摘要】：找国的多数风电场都处于比较偏远的不发达地区,因此造成了风电场的接入电网大部分远离负荷中心。周围电网建设相对薄弱,较容易发生故障波动,从而影响到风电机组的稳定运行。比较严重的情况是电网电压存在大幅度跌落的可能较大,在电压波动下降时风电机组大规模脱网将严重威胁电网的安全稳定运行。目前,为了保证电力系统的稳定运行,在大规模风电并网的应用技术中,已经不再允许电网发生故障时风力发电机组自动脱网。近年来,我国也相即出台了一些针对风电场低电压穿越的相关标准,对并网风力发电机组的低电压穿越做出了硬性的规定。因此,研究风电机组的低电压穿越能力具有重要的理论和现实意义。 本文总结当前国内外双馈风电机组低电压穿越问题的研究现状,详尽分析了目前关于低电压穿越的三种实现方法,并对其进行分类评述各自的优缺点。介绍了国内外风电并网对低电压穿越的规定标准。比较完整地建立起双馈风电机组的数学模型。建模过程涵盖风力发电系统进行电磁暂态研究所包含几种原件,有风力机数学模型、机械传动装置模型以及双馈发电机模型,为后面的低电压穿越控制策略做好模型准备。在双馈式风电机组数学模型的基础上建立控制策略。该控制策略包含针对变桨距角的控制策略、转子侧变流器的定子磁链定向控制策略和针对网侧变流器的电网电压定向控制策略三部分。并在DIGSILENT仿真集成环境中搭建了控制模块,进行控制策略仿真分析,验证所使用的控制策略的正确性。最后根据本人实际工作中对某地区风力发电机进行低电压穿越控制策略的实际测试方案来验证本论文所提出的相关方法,验证控制策略的有效性和可操作性,并介绍了实际测试中原理、流程、内容和保障条件。 【关键词】：风力发电 双馈风力发电机 低电压穿越 控制策略 现场测试
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 论文研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外低电压穿越研究现状10-12
• 1.3 本文的主要研究内容12-13
• 第2章 双馈风力发电机组低电压穿越13-25
• 2.1 双馈风力发电机组低电压穿越13-14
• 2.2 双馈风力发电机组低电压穿越实现方法14-19
• 2.2.1 转子短路保护技术14-16
• 2.2.2 引入新型拓扑结构16-17
• 2.2.3 采用新的控制策略17-19
• 2.3 国内外风力发电机组低电压穿越的规定19-25
• 2.3.1 国外低电压穿越的标准19-23
• 2.3.2 我国低电压穿越的标准23-25
• 第3章 双馈发电机组系统建模25-36
• 3.1 风力机数学模型25-27
• 3.1.1 风速数学模型25-27
• 3.1.2 风力机空气动力学模型27
• 3.2 机械传动装置模型27-30
• 3.2.1 风力发电机刚性传动系统模型28
• 3.2.2 风力发电机柔性传动系统模型28-30
• 3.3 双馈发电机模型30-33
• 3.3.1 双馈发电机数学模型30-33
• 3.3.2 双馈感应发电机的仿真模型33
• 3.4 双馈风电机组网侧变流器模型33-36
• 第4章 双馈风电机组低电压穿越控制策略和仿真分析36-52
• 4.1 桨距角控制策略36-37
• 4.2 转子侧变换器控制策略37-40
• 4.3 电网侧变换器控制策略40-41
• 4.4 控制策略仿真结果分析41-52
• 4.4.1 桨距角仿真结果和分析41-42
• 4.4.2 转子侧仿真结果和分析42-46
• 4.4.3 电网侧仿真结果和分析46-47
• 4.4.4 整机仿真结果和分析47-52
• 第5章 兆瓦级双馈风机低电压穿越控制策略及现场测试52-63
• 5.1 低电压穿越控制步骤52-53
• 5.2 现场测试方案53-63
• 5.2.1 低电压穿越测试系统原理54-55
• 5.2.2 低电压穿越测试工作流程55-56
• 5.2.3 低电压穿越测试工作内容56-57
• 5.2.4 低电压穿越测试工作保障措施57-58
• 5.2.5 实测数据58-63
• 第6章 总结63-64
• 参考文献64-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果66-67
• 致谢67

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