發(fā)布時(shí)間：2020-06-12 01:54

【摘要】：低電壓穿越(Low voltage ride through,LVRT)能力已經(jīng)成為大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)基本原則的要求之一。雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)以其造價(jià)低、重量輕、調(diào)速范圍寬和高可控性等優(yōu)點(diǎn),已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外主要風(fēng)電機(jī)型。但是因?yàn)殡p饋電機(jī)的定子側(cè)直接與電網(wǎng)連接,更容易受到電網(wǎng)故障的影響,且轉(zhuǎn)子勵(lì)磁變頻器容量較小,對(duì)其低電壓穿越能力的提高有所限制,這也使得雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越能力成為目前學(xué)術(shù)界和工程界研究的一大難題。本論文對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越能力繼續(xù)研究。首先研究雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特性,對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、變槳距控制系統(tǒng)、雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)、變頻器等進(jìn)行模塊化建模。其中,建立了三相靜止坐標(biāo)系和兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型,并確定了基于定子磁鏈定向的轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制策略和基于電網(wǎng)電壓定向的網(wǎng)側(cè)變頻器控制策略,從而完成了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變速恒頻運(yùn)行以及對(duì)有功功率和無(wú)功功率的解耦控制。理論分析了當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電磁暫態(tài)特性,探討在電網(wǎng)故障情況下雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子過(guò)電流以及直流母線過(guò)電壓的根本原因。針對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越的研究現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的低電壓穿越標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)有的一些提高低電壓穿越能力的方法進(jìn)行研究和分析。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生對(duì)稱(chēng)性嚴(yán)重故障時(shí),采用目前應(yīng)用最為普遍的轉(zhuǎn)子撬棒電路(Crowbar)的低電壓穿越方法,會(huì)失去對(duì)機(jī)組功率的控制。針對(duì)這一情況,通過(guò)仿真研究了此方法對(duì)系統(tǒng)的影響并分析了其中存在的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上提出了綜合在轉(zhuǎn)子側(cè)選用串聯(lián)動(dòng)態(tài)制動(dòng)電阻(the Series Dynamic Braking Resistor,SDBR)和在直流側(cè)采用撬棒電路(chopper)且引入網(wǎng)側(cè)變頻器的故障越權(quán)控制的方法,進(jìn)一步深入研究了采用串聯(lián)動(dòng)態(tài)制動(dòng)電阻的低電壓穿越方案的工作原理和控制流程。最后建立了基于PSCAD/EMTDC仿真軟件的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型,對(duì)電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重對(duì)稱(chēng)及不對(duì)稱(chēng)故障時(shí),在超同步和次同步兩種情況下采用SDBR的方案進(jìn)行了仿真研究,通過(guò)仿真驗(yàn)證了所提提高低電壓穿越方案的有效性和優(yōu)越性,并且通過(guò)時(shí)域仿真分析方法進(jìn)一步對(duì)其參數(shù)進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。
【圖文】：

(b) IGBT 型 Crowbar 保護(hù)電路圖 1.11 轉(zhuǎn)子側(cè)保護(hù)電路拓?fù)鋱DFig.1.11 Topology of rotor side protection circuit轉(zhuǎn)子側(cè)保護(hù)電路的方法簡(jiǎn)單可靠，成本不高，并容易實(shí)現(xiàn)，能全并加快過(guò)電流的衰減，但仍存在明顯的不足。文獻(xiàn)[29,30]驗(yàn)保護(hù)電路的有效性，但指出當(dāng) Crowbar 電路工作時(shí)，雙饋電機(jī)蛻機(jī)，電機(jī)將從電網(wǎng)中汲取無(wú)功功率作勵(lì)磁，對(duì)電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定 Crowbar 在不同運(yùn)行情況下轉(zhuǎn)換需要較為復(fù)雜的邏輯和控制策現(xiàn)暫態(tài)響應(yīng)，選擇不當(dāng)時(shí)還會(huì)造成 Crowbar 第二次乃至多次動(dòng)大電流的沖擊，這不僅會(huì)影響雙饋電機(jī)的正常運(yùn)行，還會(huì)對(duì)電，Crowbar 電阻的阻值對(duì)低電壓穿越效果也有大的影響，，Crow故障電流幅值越小，并且功率和轉(zhuǎn)矩的振蕩幅值也越小，但太過(guò)電壓，促使故障電流經(jīng)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器進(jìn)入直流母線，影響轉(zhuǎn)系數(shù)，從而導(dǎo)致直流母線電壓的泵升并加強(qiáng)其振蕩幅值，而 C

Fig.2.7 Control diagram of the grid side converter2.5 仿真模型的建立PSCAD/EMTDC 是世界上普遍采用的一款電磁暫態(tài)仿真軟件，它關(guān)鍵用以對(duì)電力系統(tǒng)的時(shí)域和頻域進(jìn)行計(jì)算仿真，該軟件也能適合于傳統(tǒng)電子線路和可對(duì)等地用電路來(lái)描述系統(tǒng)的仿真分析，經(jīng)典的運(yùn)用是計(jì)算電力系統(tǒng)遇到干擾和參數(shù)變化的情況下，參數(shù)依據(jù)時(shí)間的變化規(guī)律。該軟件富含規(guī)模極全的計(jì)算容量、完好且精準(zhǔn)的元件模型庫(kù)、平穩(wěn)高能的計(jì)算內(nèi)核和優(yōu)良的開(kāi)放性等特征，尤其是優(yōu)良的圖形用戶界面讓用戶能采取圖形添加的措施來(lái)處理一些冗雜的電路功能，相較于基于數(shù)學(xué)模型的 Matlab/Simulink 仿真軟件來(lái)說(shuō)，更容易被人們接受。本章在 PSCAD/EMTDC 下建立了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本仿真模型，其中包括空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、變槳距控制系統(tǒng)、變頻器模型及其控制系統(tǒng)模型，仿真如下：1) 空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)模型建立的空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)模型如下圖 2.8 所示，其中輸入量是槳距角 β、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 Wg以及風(fēng)速 Vw，輸出量是機(jī)械轉(zhuǎn)矩 Tm、風(fēng)能利用系數(shù) Cp以及機(jī)械功率 Pm。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM614

【參考文獻(xiàn)】

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1 李鳳婷;陳偉偉;樊艷芳;張玉;齊尚敏;;基于電壓跌落程度及變阻值的DFIG低電壓穿越綜合策略[J];電網(wǎng)技術(shù);2015年12期

2 張琛;李征;蔡旭;汪寧渤;丁坤;;采用定子串聯(lián)阻抗的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓主動(dòng)穿越技術(shù)研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年12期

3 孫勤;;加快我國(guó)非化石能源發(fā)展[J];中國(guó)核工業(yè);2015年03期

4 凌禹;蔡旭;;基于轉(zhuǎn)子串電阻的雙饋風(fēng)電機(jī)組故障穿越技術(shù)[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2014年08期

5 李嘯驄;黃維;黃承喜;鹿建成;查中魁;席云;;基于Crowbar保護(hù)的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓控制策略研究[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2014年14期

6 霍淑珍;張雷;;雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)模型構(gòu)建[J];電力與能源;2013年04期

7 呂泉;王偉;韓水;苑舜;張近朱;李衛(wèi)東;;基于調(diào)峰能力分析的電網(wǎng)棄風(fēng)情況評(píng)估方法[J];電網(wǎng)技術(shù);2013年07期

8 黃宏平;;三大新能源 整合之后再現(xiàn)新機(jī)[J];創(chuàng)新科技;2013年01期

9 王定國(guó);張紅超;;雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越的分析研究[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2011年17期

10 徐殿國(guó);王偉;陳寧;;基于撬棒保護(hù)的雙饋電機(jī)風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越動(dòng)態(tài)特性分析[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2010年22期

本文編號(hào)：2708827