计及机组交互影响的双馈风电场短路电流特性研究

发布时间：2017-06-26 11:02

  本文关键词：计及机组交互影响的双馈风电场短路电流特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双馈风电机组由于具有风能利用效率高、环境适应性强等优点,已成为我国风力发电场中的主要机组。但是双馈风电机组的暂态特性与传统同步发电机具有较大的差异。准确获取双馈风电机组的故障电气量将有助于并网风电系统的继电保护整定、电气设备选型等任务的实施。目前双馈风力发电系统的短路电流特性研究主要集中于单机系统,且尚未形成统一的暂态分析方法,双馈风电场内机组交互作用对短路电流的影响也尚不清晰,因此有必要针对考虑风电机组交互作用下的双馈风电场短路电流进行相关的研究,本文主要完成了如下工作:针对双馈单机并网短路电流特性研究,本文提出了一种基于复频域构建的双馈风电机组暂态传递函数模型分析短路电流特性的新方法。推导出了双馈风电机组定子电流与转子电流的传递函数关系,在此基础上,分别构建了计及变流器控制、计及撬棒保护两种运行状态下的双馈风电机组暂态传递函数模型。揭示了不同运行状态下输出短路电流中各分量的产生机理,以及各激励源之间的传递关系。基于构建的暂态传递函数模型,本文分别推导了计及变流器控制和计及撬棒保护时双馈单机并网的定子电流和转子电流解析表达式。计算过程中将磁链和转子电流考虑为闭环的传递关系,能够更加准确反应电磁关系。据此详细分析了变流器控制方式对短路电流的影响,发现了内环控制器截止频率对定、转子电流具有显著影响。仿真验证了所建立表达式的准确性。建立了双馈风电场故障等值模型,推导出机组交互影响下的风电机组短路电流较之不考虑机组交互影响的电流增量表达式。分析得到该短路电流增量与并网机组数目、系统阻抗、风电场参数、风电机组参数有关。通过时域仿真验证了风电场机组交互影响的短路电流变化规律,并基于增量表达式提出一种基于补偿增量的双馈风电场短路电流计算方法。通过计算结果与实际仿真结果对比,证明了电流表达式的精确性。本文的研究工作完善了双馈风电机组和风电场短路电流分析理论,为研究双馈风电机组短路电流特性提供了新的研究方法,为双馈风电场故障暂态分析和风电场继电保护整定提供了技术支撑。
【关键词】：双馈风电机组 短路电流 暂态传递函数模型 机组交互 风电场
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 研究现状9-12
• 1.2.1 双馈风电机组数学模型9
• 1.2.2 双馈风电机组单机并网短路电流特性研究9-11
• 1.2.3 双馈风电场并网短路电流特性研究11
• 1.2.4 研究现状的总结11-12
• 1.3 本文研究内容及结构12-14
• 2 双馈风电机组数学模型及仿真研究14-28
• 2.1 引言14
• 2.2 双馈感应发电机数学模型14-19
• 2.2.1 三相静止坐标系下DFIG数学模型14-16
• 2.2.2 两相同步旋转坐标系下DFIG数学模型16-17
• 2.2.3 DFIG的空间矢量模型17-19
• 2.3 变流器控制模型19-23
• 2.3.1 转子侧变流器控制模型20-21
• 2.3.2 网侧变流器控制模型21-23
• 2.4 仿真分析23-25
• 2.5 本章小结25-28
• 3 基于传递函数的双馈单机并网短路电流特性研究28-50
• 3.1 引言28
• 3.2 双馈风电机组暂态传递函数模型的构建28-34
• 3.2.1 计及变流器控制的双馈风电机组暂态传递函数模型28-32
• 3.2.2 计及撬棒保护的双馈风电机组暂态传递函数模型32-34
• 3.3 双馈风电机组短路电流研究34-43
• 3.3.1 计及变流器控制的DFIG短路电流研究34-39
• 3.3.2 计及撬棒保护的DFIG短路电流研究39-43
• 3.4 仿真验证43-49
• 3.4.1 计及变流器控制的DFIG短路电流仿真验证43-47
• 3.4.2 计及撬棒保护的DFIG短路电流仿真验证47-49
• 3.5 本章小结49-50
• 4 计及机组交互影响的双馈风电场短路电流特性研究及计算50-64
• 4.1 引言50
• 4.2 风电场机组交互影响的机理分析50-56
• 4.2.1 风电场内部单台DFIG故障等值模型构建50-53
• 4.2.2 风电场故障等值模型构建53-54
• 4.2.3 风电场机组交互作用下短路电流增量分析54-56
• 4.3 风电场机组交互影响仿真验证56-60
• 4.3.1 不同并网机组数目57-59
• 4.3.2 不同接入方式59-60
• 4.3.3 不同短路阻抗60
• 4.4 基于补偿增量的双馈型风电场短路电流计算60-63
• 4.4.1 基于补偿增量的风电场短路电流计算式60-61
• 4.4.2 补偿增量表达式验证61-62
• 4.4.3 风电场短路电流计算验证62-63
• 4.5 本章小结63-64
• 5 总结与展望64-66
• 5.1 主要结论64-65
• 5.2 后续研究工作展望65-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-72
• 附录72-75
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文及专利72
• B. 作者在攻读学位期间参与的课题研究情况72-73
• C. 论文中的参数计算73-75

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本文编号：485854