双馈型风电机组的统一建模方法研究

发布时间：2020-06-01 03:19

【摘要】：随着风电技术的快速发展,风机数量与风电场的容量均迅速增长。在电网电压发生跌落时,风电机组的故障穿越特性对电力系统的影响越来越大,对网侧变换器和转子侧变换器的控制策略的要求也越来越高。本文针对双馈风电机组的故障穿越特性展开研究,建立机组对称故障和不对称故障下的低电压穿越模型,给出双馈风电机组保持稳定运行的统一控制策略。本文建立了双馈风力发电机组的稳态数学模型和三相对称故障下的低电压穿越控制模型,包括双馈异步发电机模型、轴系模型,以及桨距角的控制模型、最大风能跟踪模型、转子侧和网侧变换器的控制模型等。基于MATLAB/Simulink,搭建了涵盖风机所有风速运行区域的双馈风电机组模型,并对风机端口的电压、电流及功率进行了仿真分析,验证了所建立的风机模型达到了其控制要求,从而为后续研究不对称故障下的双馈风电机组建模问题奠定了基础。双馈风电机组的对称故障仿真模型并不适用于电网发生不对称故障的情况,因此本文研究建立了双馈风电机组的不对称故障仿真模型。根据网侧和转子侧变换器的多个单一控制策略,分别提出了网侧、转子侧变换器的双目标折中控制方案,以及两侧变换器协同的双目标控制方案,并通过仿真验证了各方案的有效性,为后续得到双馈风电机组的统一控制策略奠定了基础。在实际运行中,双馈风电机组的控制策略不仅仅为单一目标控制、双目标折中控制或双目标协同控制,有可能会有双变换器中多目标同时控制的情况。为增强控制策略的实用性,本文提出了双馈风电机组的统一控制策略,设计和实现了双馈风电机组的统一建模平台。在平台中,根据双馈风电机组的实测数据,对机组网侧和转子侧变换器的控制方案进行辨识,得到机组正负序控制变量参考值解析式和六个调节系数,将其带入到风机仿真模型中,并通过调节电压内环参数,实现双馈风电机组模型的建立。为验证模型的正确性,将实测数据与仿真数据进行了误差计算。
【图文】：

示意图,风机,仿真模型,风电机组

图 1-1 风机仿真模型搭建示意图双馈风电机组的电网电压对称故障问题目前在许多国家中已经进行了规定，并且修订了相应的并网规则。在我国的《风电场接入电力系统技术规定》中的具体要求如图 1-2 所示。00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.02.0 3.0 4.0风电机组输出端电压(p.u.)0 0.625风电机组可以从电网切出要求风电机组不脱网连续运行电网故障引起电压跌落

模型图,对称故障,风电机组,模型

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文2.4 仿真验证基于对 DFIG 中各个模型及系统的分析，并结合 Simulink 中自带的例程模“power_wind_dfig_det”，在其模型中加入风速的数学模块、转子侧和网侧变换的矢量控制模块、crowbar 动作模块以及对称故障模块等，，搭建完成了双馈风电组对称故障下的模型，示意图如 2-9 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM315

【参考文献】