基于风电机组半实物试验台低电压穿越的仿真研究

【摘要】：风电作为一种绿色新能源在最近十年内随着节能减排的推进、风力发电技术的日趋成熟及国家政策扶植之下得到了快速的发展。风力发电主控系统控制着整个风力发电系统的运行环节，它是风力发电系统的关键组成部分，其研制与设计的好坏将直接影响整个机组的安全有效运行。因此与风力发电产业相关的半实物实验台的研发与设计变得尤为必要；随着风力发电产业的快速发展，并入电网的风力发电机组发电量在国家整体发电量中的比例增大，许多国家制定了风力发电系统低电压穿越的标准。针对这一趋势在试验台的基础上对风力发电系统低电压穿越控制策略的研究与性能验证尤为必要。 本文针对国内外现有实验平台的不足提出了试验台软硬件的总体设计方案，在此基础上完成了试验台的软硬件设计。运行实验表明试验台能够完成风力发电系统主控系统的检测任务。 在构建风力发电系统双馈电机、发电系统变流器及SVPWM等数学模型的基础上通过研究风力发电系统现有低电压穿越控制策略的优缺点及电网电压跌落时定子磁链动态变化的原因，提出了考虑磁链动态变化的电机侧改进控制策略；通过研究直流母线电压在电网电压跌落时波动的根本原因，在传统电网电压定向策略的基础上得出了考虑直流负载电流及电网电压波动因素的电网侧控制策略。通过对仿真结果的分析，得出此类控制方案在一定程度上对发电系统变流器起到了保护作用，但有对系统各响应的波动幅度抑制不够及保护延迟的缺陷。 针对只采用控制策时低电压穿越的缺陷，在试验台的基础上研究了整流桥式主动撬棒电路电网三相短路故障时低电压穿越的特性并与以上低电压控制方案作比较分析，得出此控制策略具有更佳的低电压穿越能力。 【关键词】：检测平台 双馈电机 低电压穿越
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 课题来源及研究目标10
• 1.3 风力发电系统试验台研究现状10-12
• 1.4 试验台低电压穿越技术的研究现状12-13
• 1.5 本文主要研究内容13-15
• 第二章 双馈风力发电系统建模15-36
• 2.1 风轮建模15-18
• 2.2 传动系统建模18
• 2.4 双馈电机模型18-25
• 2.4.1 坐标系统变换18-21
• 2.4.2 双馈电机三相静止坐标下的数学模型21-23
• 2.4.3 双馈电机两相同步旋转坐标系下的数学模型23-25
• 2.5 双馈变流器建模25-36
• 2.5.1 网侧变流器建模26-27
• 2.5.2 转子侧变流器建模27-28
• 2.5.3 SVPWM 建模28-36
• 第三章 基于半实物试验台的双馈风力发电系统低电压穿越控制36-47
• 3.1 低电压穿越控制策略36
• 3.2 基于试验台的转子侧电网故障时的控制策略36-40
• 3.3 基于试验台的电网侧电网故障时的控制策略40-42
• 3.4 电网故障时双馈电机仿真分析42-46
• 3.5 小结46-47
• 第四章 基于 Labview 的试验台的研发与试验台低电压穿越的仿真分析47-68
• 4.1 Labview 软件工具47-48
• 4.2 试验台总体方案48-59
• 4.2.1 试验台硬件系统设计48-51
• 4.2.2 试验台软件系统设计51-59
• 4.3 试验台低电压穿越的仿真分析59-67
• 4.3.1 主动 Crowbar 保护技术59-60
• 4.3.2 无 Crowbar 时的仿真分析60-64
• 4.3.3 投入 Crowbar 时的仿真分析64-67
• 4.4 小结67-68
• 第五章 结论68-69
• 参考文献69-71
• 在学研究成果71-72
• 致谢72

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