永磁同步风力发电系统低电压穿越研究

发布时间：2017-05-13 20:24

  本文关键词：永磁同步风力发电系统低电压穿越研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对直驱式永磁风力发电系统的低电压特性进行了详细的研究。在分析传统硬件保护电路和控制策略的基础上,提出了一种改进的组合控制策略,完成以下工作:首先,研究了风力机的基本特性,阐述了风力机的功率特性,建立了双PWM变流器的数学模型;分析了双PWM变流器机侧和网侧的传统稳态控制策略,通过建模仿真,验证了数学模型的正确性和控制策略的有效性。其次,分析了永磁同步风机在电网电压跌落故障下的暂态特性,对基于耗能型Crowbar保护电路进行了设计,提出了以直流侧输入输出功率差为主、直流电压为辅的判断方法,作为投切Crowbar电路的依据,并对不同的电网电压跌落情况进行了仿真研究,结果表明,该方法解决了直流侧电压易频繁投切问题。通过改变故障状态下逆变器无功电流参考值,让其由单位功率因数模式变换到无功补偿模式(STATCOM),有效的提高了直驱风电系统的低电压穿越能力。最后,结合机侧转速控制、网侧无功补偿模式和直流侧Crowbar电路,提出了一种改进的组合控制策略来提高机组的低电压穿越能力。在电网电压发生三相对称跌落时,仿真结果表明,该控制策略能使直流侧电压更稳定。然后对实验平台进行了设计和开发。
【关键词】：永磁发电机 低电压穿越 Crowbar电路 无功补偿
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614;TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题背景10
• 1.2 国内外风力发电发展概况10-14
• 1.2.1 国外发展概况10-12
• 1.2.2 国内发展概况12-14
• 1.3 风力发电技术的发展趋势及研究现状14-16
• 1.3.1 风力发电技术的发展趋势14
• 1.3.2 直驱永磁风力发电系统的研究现状14-16
• 1.4 低电压穿越技术16-20
• 1.4.1 低电压穿越概述16
• 1.4.2 低电压穿越的必要性16-17
• 1.4.3 国外风电系统的低电压穿越的相关规定17-19
• 1.4.4 低电压故障时的控制方法19-20
• 1.5 论文主要内容20-21
• 第二章 直驱风电系统的建模与分析21-36
• 2.1 直驱永磁风力发电机组的结构和基本原理21
• 2.2 直驱永磁风力发电系统建模21-24
• 2.2.1 风速模型21-22
• 2.2.2 风力机原理22-24
• 2.3 PMSG稳态数学模型及控制策略24-34
• 2.3.1 发电机变流器数学模型及控制方案24-29
• 2.3.2 网侧变流器数学模型及控制方案29-34
• 2.4 网侧变流器仿真34-35
• 2.5 小结35-36
• 第三章 PMSG系统低电压暂态特性分析36-47
• 3.1 直驱风电系统在电网故障条件的特性分析36-38
• 3.2 直驱风电机组的仿真参数设置38-39
• 3.3 单相接地短路故障PMSG电压跌落特性及分析39-41
• 3.4 两相短路接地故障PMSG电压跌落特性及分析41-43
• 3.5 三相短路故障PMSG电压跌落特性及分析43-46
• 3.6 小结46-47
• 第四章 PMSG风电系统的低电压穿越控制策略研究及仿真分析47-60
• 4.1 直驱型风力发电系统低电压保护策略47-50
• 4.1.1 基于耗能Crowbar电路的过电压保护方案47-48
• 4.1.2 卸荷电路控制方案的设计48-49
• 4.1.3 直流侧卸荷电路的工作原理49
• 4.1.4 直流卸荷电路的实现方法49-50
• 4.2 网侧变流器提供无功支持控制策略50-54
• 4.2.1 STATCOM运行模式工作原理分析51-52
• 4.2.2 STATCOM运行模式仿真验证52-54
• 4.3 叶尖速比控制54-55
• 4.4 直驱永磁风力发电系统低电压穿越实现55-59
• 4.5 小结59-60
• 第五章 直驱永磁风力发电系统实验设计与开发60-72
• 5.1 系统硬件设计60-64
• 5.1.1 主控制板电路设计60-63
• 5.1.2 过电压保护电路设计63
• 5.1.3 DSP系统的设计63-64
• 5.2 系统软件设计64-68
• 5.2.1 部分参数计算在TI2407上实现的分析65-67
• 5.2.2 软件函数说明67-68
• 5.3 实验系统设计68-71
• 5.4 小结71-72
• 第六章 总结与展望72-73
• 6.1 结论72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果78

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