基于能量成型控制的双馈风电系统低电压穿越技术研究

发布时间：2017-12-17 00:34

  本文关键词：基于能量成型控制的双馈风电系统低电压穿越技术研究

  更多相关文章： 双馈风力发电机 能量成型控制 低电压穿越 2L干扰抑制 Stateflow切换控制

【摘要】：双馈风力发电系统对电网故障十分敏感,当电网电压跌落时,如果采用切机保护,不但会导致风能不能被充分利用,也会严重影响电网的安全运行。新电网标准要求,在电网电压跌落期间,风电机组依然能够保持并网运行,即双馈风电机组要拥有低电压穿越的能力。因此如何提高双馈风电系统的低电压穿越能力成为一项富有挑战的任务,对风电产业大规模可靠发展也有重要意义。本文在采用能量成型控制策略的基础上,研究了如何提高双馈风电系统的低电压穿越能力。本文首先阐述了国内外风力发电技术、能量成型控制以及双馈风电系统低电压穿越技术的研究现状。分析了能量成型控制应用在双馈风电系统的优势,并指出目前对双馈风电系统能量成型控制的研究只局限于电网电压稳态情况,需要进一步研究电网电压故障时低电压穿越技术。随后对比分析了双馈风电系统低电压穿越技术采用硬穿越和软穿越两类方法的适用情况和各自优缺点。其次,应用端口哈密顿理论和2L干扰抑制设计了双馈风电系统的低电压穿越控制策略。通过把电网电压跌落看作是输入端口变量上叠加的一个有界外部干扰,然后通过增加额外的控制用来抑制干扰对系统的影响。在新的控制策略下,带有扰动的系统满足?-耗散不等式。仿真结果表明该控制策略在电网电压轻度跌落时有助于系统的稳定。然后,研究了电网电压出现严重跌落时双馈感应电机转子侧接撬棒电路的保护方案。分析了双馈感应发电机转子电路被撬棒电路短接之后转子电流的暂态特性,得出了转子暂态电流表达式,用来指导撬棒阻值的选取,以及仿真对比分析不同撬棒切除时刻对双馈风电系统的影响。撬棒电路切入的同时,直流母线电容和网侧变换器可看作为静止同步补偿器,通过修正网侧q轴电流参考值向电网提供无功。最后,分析了整个低电压穿越过程不同控制策略切换的逻辑规则并根据电网电压跌落的幅值进一步优化了Crowbar的切除时刻。根据切换条件建立了双馈风电系统的切换控制Stateflow模型,实现了双馈风电系统不同运行工况的自主切换,并仿真验证了模型的正确性。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614

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本文编号：1298096