永磁直驱风机通过直流输电并网的控制策略研究

发布时间：2019-11-26 07:54

【摘要】：风电是最有开发前景的可再生能源之一。由于海上风能资源更加丰富而且非常适合大规模开发,海上风电的利用越来越引起关注。与双馈风机相比,永磁直驱风机不需要变速箱而且拥有更好的低电压穿越性能,因而在海上风电开发中具备竞争力。高压直流输电(high-voltage direct current,HVDC)不受电缆电容充电电流的影响,因而适用于将远距离海上风电输送至陆上电网。本文研究了用于永磁直驱风机并网的不同直流输电拓扑,并设计了相应的控制策略。本文的主要研究工作如下:(1)分析了永磁直驱风机的结构以及基本控制方法。(2)研究了模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的拓扑结构。针对永磁直驱风机经MMC-HVDC并网系统,提出一种提升其故障穿越能力的控制策略。该策略结合降低风电场交流电压和降低风机输出有功电流两种方式,可以实现风电场侧有功功率的快速降低。同时,为了在故障时限制永磁直驱风机直流链电压的增长,在风机中引入直流电压偏差控制。仿真结果表明:主网发生对称和不对称故障时,MMC直流电压和风机直流链电压均可维持稳定,系统可以实现故障穿越。(3)提出一种永磁直驱风机经混合直流系统并网的拓扑,直流系统整流侧采用模块化多电平换流器,逆变侧采用电网换相换流器(line commutated converter,LCC)。该系统结合了 MMC和LCC各自的优点,既可以为风电场无源系统提供电压支撑,又可以降低投资成本和运行损耗。MMC可以通过子模块投切瞬间改变直流侧级联子模块输出的总电压。基于此项特性,提出整流侧MMC控制直流电流的方法,将MMC的控制维度从交流侧拓展至直流侧。仿真结果表明,在逆变侧主网发生远区故障时,整流侧MMC可以抑制直流电流增长,降低换相失败发生的机会;在逆变侧发生换相失败后,可以帮助系统平稳地恢复直流功率,实现故障穿越功能。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM721.1;TM614

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本文编号：2566073