提高双馈型风电机组低电压穿越能力的研究

【摘要】：近年来我国风电发展势头强劲,风电累计装机容量也在迅速增加,中国的风电将会规模化接入电网,风力发电对系统的影响将会越来越显著。当风力发电量占总电力消耗量的比重高于5%时,在电网因严重故障而发生电压骤降的情况下,如果故障点区域的风机都在自我保护动作后脱离电网,而不能像常规电厂那样在电网故障的情况下对电网提供频率和电压的支撑,那么将会给电力系统的安全稳定运行带来严重的不利影响,这就要求风机应当具备耐受低电压状态的能力。提高风力发电机的低电压穿越能力对提升风能发电的效率和风电对电网的支持具有重要意义。 本文以当前的主流机型双馈感应风力发电机为研究对象,分析了双馈风力发电机的结构和运行原理,在两相d-q同步旋转坐标系下给出了双馈感应发电机的数学模型,在此基础上对双馈电机暂态电磁关系进行分析,之后进一步分析了双馈发电机转子产生过电压和过电流的原因。用Matlab仿真软件建立了完整的双馈型风力发电系统的仿真模型,对电网发生三相故障情况下双馈风力发电机的运行特性进行了仿真分析,分析结果表明双馈风力发电机必须提高自身的低电压穿越能力,以保证发电机不受损害并对电网提供支持。通过仿真分析了在三种不同故障(三相对称故障、两相相间故障、单相对地故障)条件下装备了撬棒保护电路的双馈风力发电机的运行特性,仿真结果验证了撬棒保护电路的有效性。进一步分析了撬棒电路电阻阻值和撬棒电路的投入切出时间对双馈机LVRT能力的影响,给出了撬棒电路电阻阻值和投切时间的合理搭配,可以更有效的提高双馈风力发电机的低电压穿越能力。 【关键词】：风力发电 双馈感应风电机组 低电压穿越能力 撬棒电路
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外风力发电的发展状况10-14
• 1.2.1 国外风力发电的发展状况10-11
• 1.2.2 我国风力发电的发展状况11-13
• 1.2.3 风力发电技术的发展现状13-14
• 1.3 双馈风电机组低电压穿越研究现状14-17
• 1.4 本论文的主要内容17-18
• 第2章 双馈风力发电机的运行原理与数学模型18-28
• 2.1 双馈风力发电机组的结构和原理18-20
• 2.1.1 双馈风力发电机组的结构18-19
• 2.1.2 双馈型感应发电机的运行原理19-20
• 2.2 双馈机的等效电路、能量流动和数学模型20-25
• 2.2.1 双馈发电机的稳态等效电路20-22
• 2.2.2 能量流动22-25
• 2.3 双馈感应发电机的数学模型25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 电压跌落时双馈风力发电机的动态行为28-41
• 3.1 电网电压大幅下降时双馈感应发电机暂态电磁分析28-31
• 3.2 电网电压跌落时发电机转子产生过电流与过电压的原因31-32
• 3.3 电网短路故障时发电机端电压的分析32-35
• 3.4 电网三相对称故障仿真分析35-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 提高双馈机LVRT能力方法的仿真分析41-66
• 4.1 LVRT技术研究的必要性41-42
• 4.2 电网对风电的并网要求42-44
• 4.3 提高双馈机LVRT能力的方法44-50
• 4.3.1 基于暂态磁链补偿控制的控制策略44-46
• 4.3.2 直流母线上方法46-47
• 4.3.3 被动撬棒47-48
• 4.3.4 主动撬棒48-50
• 4.4 故障运行情况下的LVRT仿真分析50-60
• 4.5 CROWBAR电路电阻阻值和投切时间对LVRT的影响分析60-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第5章 结论66-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果71
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作71-72
• 致谢72

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