本文關(guān)鍵詞：基于等效電感策略的雙饋電機(jī)低電壓穿越研究

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【摘要】：隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的日益嚴(yán)重,新能源以其清潔、低碳、可持續(xù)利用等優(yōu)點(diǎn)受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。風(fēng)能作為其中應(yīng)用最廣的可再生能源,近年來(lái)發(fā)展十分迅速,其在電力能源中所占的比重也逐漸增大,對(duì)電網(wǎng)的影響日益突出。為維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定,各國(guó)并網(wǎng)準(zhǔn)則都要求風(fēng)電機(jī)組具有低電壓穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)的能力,即在一定電網(wǎng)故障下保持不間斷并網(wǎng)運(yùn)行甚至向電網(wǎng)提供功率和電壓支撐。雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)因造價(jià)低、勵(lì)磁變頻器容量小、有功無(wú)功可獨(dú)立調(diào)節(jié)等優(yōu)勢(shì)成為了風(fēng)電機(jī)組中的主流機(jī)型,但其定子直接并網(wǎng)的結(jié)構(gòu)使得電網(wǎng)故障耦合至DFIG內(nèi)部,影響到機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此,必須從基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)層面上解決風(fēng)電機(jī)組安全、可靠、高效的故障穿越能力問(wèn)題。目前的LVRT研究主要集中在兩個(gè)方面:改變變流器控制策略和以增加硬件保護(hù)為主的改變電路結(jié)構(gòu)的方式。在改變變流器控制策略來(lái)實(shí)施保護(hù)方面,主要有滅磁控制以及改進(jìn)矢量控制方案;硬件保護(hù)方面,目前實(shí)用化的技術(shù)主要是在轉(zhuǎn)子側(cè)投入Crowbar電阻泄能。本文對(duì)DFIG進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,在充分了解其暫態(tài)過(guò)程的基礎(chǔ)上,分析了故障期間轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)壓過(guò)流的原因。在總結(jié)以上兩種LVRT技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)之上,提出了一種以主動(dòng)式Crowbar技術(shù)為基礎(chǔ),依靠變流器自身控制實(shí)現(xiàn)LVRT的方法,即在故障時(shí),將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的端口特性控制成一個(gè)等效阻抗。通過(guò)理論分析,說(shuō)明了此阻抗為電感特性時(shí)最有利于實(shí)現(xiàn)LVRT。然后,從電壓電流特性的角度,對(duì)現(xiàn)有各種主流控制策略的端口特性進(jìn)行了計(jì)算分析,結(jié)果表明,在故障期間,各控制策略的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)端口都呈現(xiàn)一個(gè)純電感特性。在此基礎(chǔ)上,提出了一種新穎的基于等效電感的故障控制策略。在Matlab/Simulink中對(duì)本文提出的等效電感的控制策略進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,并且搭建了一臺(tái)2.5kW雙饋風(fēng)力發(fā)電示范系統(tǒng),結(jié)合電壓跌落裝置模擬電網(wǎng)故障,仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該控制策略的可行性和有效性。相比于以滅磁為基礎(chǔ)的變流器控制和以Crowbar為基礎(chǔ)的硬件保護(hù)方式,該控制策略具有以下特點(diǎn):(1)物理概念清晰;(2)控制方式簡(jiǎn)單,無(wú)需復(fù)雜的磁鏈分離環(huán)節(jié)和控制策略的切換;(3)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)接近于0;(4)在不同的故障期間,自適應(yīng)的調(diào)節(jié)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)端口等效電感的取值,與固定了滅磁系數(shù)或者跟蹤系數(shù)的控制策略相比,該策略具有更高的魯棒性和適應(yīng)性,能最大限度的利用轉(zhuǎn)子變流器,拓寬DFIG暫態(tài)可控故障范圍;(5)與投入固定電阻的Crowbar保護(hù)相比,在故障期間,該方法無(wú)需額外增加硬件和封鎖轉(zhuǎn)子側(cè)變流器,也不存在Crowbar阻值以及投切時(shí)刻的選取問(wèn)題;(6)可將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)端口的等效電感取值作為評(píng)判一種控制方法是否可實(shí)現(xiàn)低電壓穿越的標(biāo)準(zhǔn)。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī) 低電壓穿越 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 等效電感
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-16
• 1.1 風(fēng)力發(fā)電研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 雙饋電機(jī)LVRT技術(shù)研究現(xiàn)狀及問(wèn)題12-14
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 2 雙饋電機(jī)的暫態(tài)過(guò)程及端.特性分析16-34
• 2.1 雙饋電機(jī)數(shù)學(xué)模型16-18
• 2.2 電網(wǎng)電壓對(duì)稱跌落時(shí)的DFIG暫態(tài)分析18-20
• 2.3 電網(wǎng)電壓不對(duì)稱跌落時(shí)的DFIG暫態(tài)分析20-22
• 2.4 雙饋電機(jī)端.特性分析22-25
• 2.5 不同控制策略下端.阻抗特性分析25-30
• 2.6 各種控制策略下端.阻抗的共性及其物理意義分析30-33
• 2.7 本章小結(jié)33-34
• 3 基于等效電感的控制策略34-50
• 3.1 引言34
• 3.2 轉(zhuǎn)子電流指令生成34-37
• 3.3 等效電感選取37-41
• 3.4 基本控制框圖及原理41-42
• 3.5 電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分析42-44
• 3.6 等效電感控制策略的仿真分析44-49
• 3.7 本章小結(jié)49-50
• 4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證50-57
• 4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建50-54
• 4.2 低電壓穿越實(shí)驗(yàn)54-55
• 4.3 本章小結(jié)55-57
• 5 總結(jié)與展望57-60
• 5.1 本文總結(jié)57-58
• 5.2 未來(lái)研究展望58-60
• 致謝60-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 附錄 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文及參與研究的課題67

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 張巖;李者;李仲?gòu)?qiáng);吳北平;王東;;典型電感電路的等效電感值計(jì)算方法[J];煤礦安全;2012年05期

2 黃穎;夏靈勇;;基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞ǖ慕饘倬W(wǎng)等效電感參數(shù)的直接算法[J];中國(guó)電力教育;2010年S2期

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4 ;[J];;年期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 程鵬;新型數(shù)字等效電感電容器的研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2013年

2 鄧璐;基于等效電感策略的雙饋電機(jī)低電壓穿越研究[D];華中科技大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：1029006