直驱永磁风电机组故障穿越及控制策略研究

发布时间：2019-09-24 16:43

【摘要】：从我国目前的风电现状看,风电消纳问题是需要解决的重要课题。然而,欲提高电网接纳风电的能力,一方面要建设坚强的电网依此提高电网的综合调控能力,另一方面需要提高风电场/风电机组自身的调节能力依此适应电网安全稳定运行需求。风电本身的调节能力基本上等同于风电场最为核心的电气设备-风电机组的电网适应性。一般而言,风电机组组本身的电网适应性包括有功调节与对电网频率的支撑、无功调节与对电网电压的支撑、针对电网故障的抵御能力与对电网故障恢复的支撑、注入电网的电能品质与终端客户要求的符合度等。其中,风电机组针对电网故障的抵御能力与对电网故障恢复的支撑作用同电网的暂态/动态稳定性紧密关联,被公认为是最具挑战性的一项重要技术课题。本文首先在研究国内外风电并网技术规范的基础上,结合多年的研发与工程技术经验,归结出了 D-PMSG机组故障穿越需要解决的技术问题和将要面临的技术挑战。与此同时,对D-PMSG机组故障穿越特性有影响的关键问题:D-PMSG机组在电网侧故障条件下的暂态特性、变流器拓扑结构、D-PMSG机组故障穿越特性硬件解决方案等问题进行了研究,结出了 D-PMSG机组故障穿越解决方案的基本思路。然后,在分析与构造D-PMSG机组数学模型的基础上,利用PSCAD仿真平台搭建了实际产品的仿真计算模型,并进行了仿真计算。根据归结出的重点技术问题,本文重点研究了 D-PMSG机组故障穿越解决方案及有关控制算法,给出了能够全面实现D-PMSG机组故障穿越特性的优化控制方法,并通过仿真与现场实测等手段验证了方法的有效性和正确性。本文所提出的基于MPPT算法、IRC算法和PC算法的风电机组单机有功优化控制方法和风电场一次调频方案可有效提高D-PMSG机组参与电力系统一次调频的能力,在一定程度上可缓解风电的消纳问题。本文给出的关于D-PMSG机组电压穿越全方位解决方案和有关算法可有效提高D-PMSG机组的电压故障穿越性能,能够使D-PMSG机组满足国内外先进的风电并网技术规范技术要求。
【图文】：

风电,风电发展

截止２０１５年底，我国累计装机１４５３６２ＭＷ，已占全球风电装机的３３．６％１１２］。与逡逑此同时，我国海上风电也有了骄人的成绩。其中，我国近丨0年新增／累计风电装逡逑机变化情况如图１－］；我国近８年新增／累计海上风电发展情况如图１－２所示［１３］。逡逑１６００００逦１２００逡逑１４００００逡逑■祈增装机／ＭＷ逦１000邋■新埔装机／ＭＷ逡逑１Ａ）ＩＫＫ＞邋■邋ｆ；计装机／ＭＷ逦■逦■累计装机／ＭＷ逡逑１０００００逦■逦８００逡逑Ｉ」娭＿」ｊｊ逡逑＾邋＾邋＾邋＾邋＾邋＾逦＾邋°邋逦逡逑＾邋＾邋＾逦＾邋＾邋＾逦２００８年邋２００９年邋２０１０年邋２０１１邋年邋２０１２年邋２０１３年邋２０１４年邋２０１５年逡逑图１－１我国近１０年新增／累计风电逦图１－２我国近８年新增／累计海上风电逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｎｅｗ邋ａｎｄ邋ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ邋ｃａｐａｃｉｔｙ逦Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｎｅｗ邋ａｎｄ邋ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ邋ｃａｐａｃｉｔｙ逡逑ｏｆ邋ＷＰ邋ｗｉｔｈｉｎ邋１０邋ｙｅａｒｓ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ逦ｏｆ邋ｏｆｆｓｈｏｒｅ邋ＷＰ邋ｗｉｔｈｉｎ邋８邋ｙｅａｒｓ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ逡逑２逡逑

风电,风电发展

截止２０１５年底，我国累计装机１４５３６２ＭＷ，已占全球风电装机的３３．６％１１２］。与逡逑此同时，我国海上风电也有了骄人的成绩。其中，，我国近丨0年新增／累计风电装逡逑机变化情况如图１－］；我国近８年新增／累计海上风电发展情况如图１－２所示［１３］。逡逑１６００００逦１２００逡逑１４００００逡逑■祈增装机／ＭＷ逦１000邋■新埔装机／ＭＷ逡逑１Ａ）ＩＫＫ＞邋■邋ｆ；计装机／ＭＷ逦■逦■累计装机／ＭＷ逡逑１０００００逦■逦８００逡逑Ｉ」娭＿」ｊｊ逡逑＾邋＾邋＾邋＾邋＾邋＾逦＾邋°邋逦逡逑＾邋＾邋＾逦＾邋＾邋＾逦２００８年邋２００９年邋２０１０年邋２０１１邋年邋２０１２年邋２０１３年邋２０１４年邋２０１５年逡逑图１－１我国近１０年新增／累计风电逦图１－２我国近８年新增／累计海上风电逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１邋Ｎｅｗ邋ａｎｄ邋ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ邋ｃａｐａｃｉｔｙ逦Ｆｉｇｕｒｅ邋１－２邋Ｎｅｗ邋ａｎｄ邋ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ邋ｃａｐａｃｉｔｙ逡逑ｏｆ邋ＷＰ邋ｗｉｔｈｉｎ邋１０邋ｙｅａｒｓ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ逦ｏｆ邋ｏｆｆｓｈｏｒｅ邋ＷＰ邋ｗｉｔｈｉｎ邋８邋ｙｅａｒｓ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ逡逑２逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM614

【参考文献】