双馈风力发电机高电压穿越控制策略研究

发布时间：2017-10-25 14:09

  本文关键词：双馈风力发电机高电压穿越控制策略研究

  更多相关文章： 电压骤升 撬棒阻值 磁链阻尼 虚拟阻抗 轴系振荡

【摘要】：双馈风力发电机组是目前风场应用最为普遍的风电机组,同时也是对电网故障最为敏感的风电机组。风电场所接入的电网通常位于位置偏远,远离负荷中心的地区,为容易发生电网故障的弱电网区。如果风电场所并入电网出现故障,风电场不具备故障穿越能力,会造成大面积风机脱网。风电机组不能对电网提供频率及电压的支撑,将可能会导致一系列的连锁反应,对电网和风场的安全稳定运行造成严重影响。近年来,国内外大多关注于对低电压穿越(LVRT)的研究,并且取得了一定的科研成果。然而,对于电网电压骤升下撬棒阻值选取,电磁暂态过程分析,以及电压骤升故障对风机轴系的影响,还没有准确的理论分析和相应的控制策略。本文率先对上述高电压穿越相关问题,做出理论分析并提出相应的控制策略,通过仿真和实验加以验证,具体研究内容如下：1)电网电压对称骤升故障下,提出一种计算方法来准确分析投入撬棒后双馈电机电磁暂态过程；对比分析了高穿和低穿时撬棒阻值选取对转子电流电压峰值,稳态有功(无功)功率,功率脉动,轴系振荡的影响；分析了高电压穿越(HVRT)和低电压穿越(LVRT)故障下选取的最优撬棒阻值大小的区别,并得出结论。2)电网电压对称骤升下,采用磁链阻尼控制策略来增强系统稳定性,加速暂态分量的衰减,从源头抑制转子侧过流过压,直流母线过电压,电磁转矩和电机功率的脉动等一系列暂态问题。并通过MATLAB仿真和11KW双馈电机实验平台进行实验验证。3)电网电压对称骤升下,采用虚拟阻抗控制策略来调节转子电压与转子反电势之间的相位关系,抑制转子侧过流过压,电磁转矩和电机功率的脉动,并提出一种计算方法来确定虚拟电阻和虚拟电感值的大小。通过MATLAB仿真和11KW双馈电机实验平台进行实验验证。4)电网电压对称骤升故障过后,会产生长时间的机电暂态过程,造成风机传动链,转速,有功功率长时间的低频振荡。文中提出一种附加阻尼的控制策略来增加系统阻尼,抑制故障后轴系的机械振荡,结合小信号分析法对故障后传动系统的阻尼进行理论分析,通过MATLAB仿真验证控制策略的有效性。
【关键词】：电压骤升 撬棒阻值 磁链阻尼 虚拟阻抗 轴系振荡
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 风电机组具备高电压穿越能力的必要性16-17
• 1.2 国内外研究进展17-20
• 1.2.1 改进双馈电机机侧和网侧变流器的控制策略17-18
• 1.2.2 增加硬件拓扑的电路的控制18-20
• 1.3 本论文的主要研究内容20-22
• 第二章 双馈风力发电机建模及控制分析22-29
• 2.1 双馈风力发电机数学模型22-26
• 2.1.1 双馈电机在三相静止坐标系下的数学模型22-23
• 2.1.2 双馈电机在两相静止坐标系下的数学模型23-24
• 2.1.3 双馈电机在两相同步旋转坐标系下的数学模型24-26
• 2.2 双馈风力发电机的闭环控制结构26-28
• 2.3 小结28-29
• 第三章 高电压穿越和低电压穿越撬棒阻值选取差异29-40
• 3.1 投入撬棒后双馈风力发电机数学模型29-30
• 3.2 投入撬棒后双馈风力发电机电磁暂态过程分析30-35
• 3.2.1 定转子电流强迫分量计算30-31
• 3.2.2 定转子暂态电流计算31-33
• 3.2.3 电机参数对暂态衰减时间常数的影响33-35
• 3.3 高电压穿越和低电压穿越撬棒阻值选取差异35-39
• 3.4 小结39-40
• 第四章 电压骤升故障下电磁暂态过程抑制控制策略40-56
• 4.1 电网电压骤升下DFIG暂态分析40-43
• 4.2 磁链阻尼控制策略43-48
• 4.2.1 系统稳定性分析43
• 4.2.2. 磁链阻尼控制策略43-46
• 4.2.3 仿真结果及分析46-48
• 4.3 虚拟阻抗控制策略48-54
• 4.3.1 传统控制策略下转子电流控制结构分析48-49
• 4.3.2 虚拟阻抗控制策略下转子电流控制结构分析49-51
• 4.3.3 虚拟阻抗控制策略机理分析51-53
• 4.3.4 仿真结果及分析53-54
• 4.4 小结54-56
• 第五章 双馈风电机组轴系振荡抑制控制策略56-66
• 5.1 风机传动链模型56-58
• 5.2 电网电压骤升下轴系振荡抑制控制策略58-63
• 5.2.1 基于两质量块模型的传统速度闭环控制59-60
• 5.2.2 带附加阻尼补偿的速度闭环控制结构60-61
• 5.2.3 系统稳定性和衰减特性分析61-63
• 5.3 仿真分析63-65
• 5.4 结论65-66
• 第六章 高电压穿越控制策略实验研究66-74
• 6.1 硬件系统简介66-69
• 6.1.1 主电路系统66-67
• 6.1.2 控制电路系统67-69
• 6.2 软件系统构成69-71
• 6.3 实验结果71-73
• 6.3.1 磁链阻尼控制策略实验结果71-72
• 6.3.2 虚拟阻抗控制策略实验结果72-73
• 6.4 小结73-74
• 第七章 总结和展望74-75
• 7.1 总结74
• 7.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 附录一 公式中参数表达式79-81
• 攻读硕士论文期间发表的论文81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 林霄,王晓云,杨继祖;换流变压器阀侧线圈电磁暂态过程的模拟研究[J];高电压技术;1989年03期

2 王大忠，顾水福，周泽存;求解含非线性元件网络电磁暂态过程新方法[J];东南大学学报;1995年02期

3 解大,刘晓冬,杨勇,陈陈;可控串联补偿装置动态模拟实验研究(下)──潮流控制和电磁暂态过程[J];电力系统自动化;1999年05期

4 贾磊;张亚婷;赵训君;吕鸿;何剑;施围;;非均匀传输线中电磁暂态过程的新型时域算法[J];高电压技术;2009年02期

5 张铁岩,王胜辉,张瑛;机网电磁暂态过程的数字仿真与分析[J];东北电力技术;1996年12期

6 刘荣,陈水明,张适昌;古建筑内电子设备雷电反击安全性及改进措施[J];建筑电气;2000年02期

7 陈亚民;同步发电机电磁暂态过程的实用方程[J];电力系统及其自动化学报;1995年03期

8 陈亚民;再论同步发电机电磁暂态过程实用方程[J];电力系统及其自动化学报;1997年04期

9 ;[J];;年期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张旭光;双馈风力发电机高电压穿越控制策略研究[D];合肥工业大学;2015年

，

本文编号：1094045