基于切换系统理论的双馈风电系统低电压穿越策略研究
发布时间：2021-11-15 09:55
现代电网要求风力发电系统具备在电网电压跌落期间保持并网运行同时向电网提供功率支撑的低电压穿越能力。作为主流风电系统之一,双馈风电系统由于自身的结构特点而极易受到电网低电压故障的影响。因此,提高双馈风电系统低电压穿越能力对风能资源的进一步开发利用具有重要意义。电网故障下双馈风电系统在不同运行状态之间的切换现象使得其暂态特性更加复杂多变,表现出更为明显的非线性特征。本文因此采用切换系统理论完整刻画系统的状态切换,并设计先进的非线性控制策略改善其低电压穿越能力。首先分析了双馈风电系统在电网故障后的暂态特性,作为后续切换系统建模和低电压穿越策略设计研究的基础。通过详细分析双馈感应电机的电压、磁链、电流等物理量的暂态过程,得到了双馈风电系统过压、过流的形成机理以及暂态电流的变化规律。并通过仿真对比证明了暂态分析的正确性。为了完整地刻画双馈风电系统低电压穿越运行状态切换的过程,采用切换系统理论与能量观点相结合的方法,建立了具有端口受控哈密顿结构的双馈风电切换系统模型。根据系统控制策略和电路结构的变化,将系统的运行划分为不同模式。通过运行模式的切换来描述双馈风电系统在低电压穿越过程中的复杂动态;通过...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 国内外研究发展现状
1.2.1 双馈风电系统低电压穿越研究现状
1.2.2 切换系统理论研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 双馈风电系统LVRT暂态分析
2.1 双馈风电系统的数学模型
2.1.1 双馈风电系统基本数学模型
2.1.2 双馈感应电机的暂态模型
2.2 双馈风电系统的LVRT暂态分析
2.2.1 定子电压跌落时的暂态响应
2.2.2 转子侧撬棒电路投入时的暂态响应
2.2.3 低电压穿越全过程暂态分析与仿真
2.3 本章小结
第3章 双馈风电切换系统模型
3.1 切换系统理论基础
3.1.1 切换系统模型结构
3.1.2 双馈风电切换系统研究流程
3.2 双馈风电切换系统模式划分的研究
3.2.1 低电压穿越运行模式的划分
3.2.2 双馈风电切换系统的切换规则
3.3 双馈风电切换系统建模
3.3.1 双馈风电切换系统的PCHD结构
3.3.2 三种运行模式下的双馈风电切换系统模型
3.3.3 双馈风电切换系统的整体模型
3.4 本章小结
第4章 双馈风电系统LVRT网侧控制策略
4.1 能量成型控制策略
4.1.1 能量成型控制原理
4.1.2 能量成型控制策略的实现
4.2 正常运行模式的网侧控制
4.2.1 正常运行模式下系统平衡点的设定
4.2.2 网侧变换器的能量成型控制策略
4.2.3 仿真结果与分析
4.3 轻度故障模式的网侧变换器控制
4.3.1 轻度故障下网侧变换器的扰动分析
4.3.2 网侧变换器的扰动抑制改进控制
4.3.3 仿真结果和分析
4.4 重度故障模式的网侧无功补偿策略
4.4.1 网侧变换器的无功补偿策略
4.4.2 仿真结果与分析
4.5 本章小结
第5章 双馈风电切换系统切换控制研究
5.1 双馈风电切换系统运行模式间切换控制的研究
5.1.1 轻度故障模式向正常运行模式的切换
5.1.2 转子侧撬棒保护电路切换控制的研究
5.1.3 双馈风电系统LVRT的切换控制策略
5.2 基于切换控制的系统稳定性分析
5.2.1 双馈风电切换系统的多李雅普诺夫函数设计
5.2.2 双馈风电切换系统的稳定性研究
5.3 双馈风电切换系统切换控制LVRT的仿真验证
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成就
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]双馈型风电机组低电压穿越技术要点及展望[J]. 徐海亮,章玮,贺益康,陈建生. 电力系统自动化. 2013(20)
[2]国家电网发展模式研究[J]. 刘振亚,张启平. 中国电机工程学报. 2013(07)
[3]基于撬棒保护的双馈电机风电场低电压穿越动态特性分析[J]. 徐殿国,王伟,陈宁. 中国电机工程学报. 2010(22)
博士论文
[1]切换系统直接自适应控制方法的研究[D]. 王霞.东北大学 2015
[2]双馈型风力发电机在电网故障和不平衡条件下控制技术研究[D]. 胡胜.华中科技大学 2012
[3]双馈风力发电系统能量成型控制策略研究[D]. 宋蕙慧.哈尔滨工业大学 2012
[4]双馈异步风力发电机系统电网故障穿越（不间断）运行研究[D]. 胡家兵.浙江大学 2009
[5]切换系统的最优控制和稳定性[D]. 柏晓明.华中科技大学 2007
[6]混杂系统稳定性及其在电力系统中的应用研究[D]. 仝庆贻.浙江大学 2004
[7]变速恒频风力发电关键技术研究[D]. 卞松江.浙江大学 2003
硕士论文
[1]基于能量成型控制的双馈风电系统低电压穿越技术研究[D]. 张琪.哈尔滨工业大学 2016
[2]双馈风电机组电磁暂态解析及Crowbar拓扑研究[D]. 周天保.合肥工业大学 2016
[3]切换控制理论在电力系统暂态稳定控制中的应用[D]. 康昊天.华南理工大学 2015
[4]基于互联阻尼配置的切换控制及在PMSM模型中的应用[D]. 徐松.中南大学 2013
[5]切换控制的能量函数方法[D]. 黄树清.中南大学 2010
本文编号：3496552
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 国内外研究发展现状
1.2.1 双馈风电系统低电压穿越研究现状
1.2.2 切换系统理论研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 双馈风电系统LVRT暂态分析
2.1 双馈风电系统的数学模型
2.1.1 双馈风电系统基本数学模型
2.1.2 双馈感应电机的暂态模型
2.2 双馈风电系统的LVRT暂态分析
2.2.1 定子电压跌落时的暂态响应
2.2.2 转子侧撬棒电路投入时的暂态响应
2.2.3 低电压穿越全过程暂态分析与仿真
2.3 本章小结
第3章 双馈风电切换系统模型
3.1 切换系统理论基础
3.1.1 切换系统模型结构
3.1.2 双馈风电切换系统研究流程
3.2 双馈风电切换系统模式划分的研究
3.2.1 低电压穿越运行模式的划分
3.2.2 双馈风电切换系统的切换规则
3.3 双馈风电切换系统建模
3.3.1 双馈风电切换系统的PCHD结构
3.3.2 三种运行模式下的双馈风电切换系统模型
3.3.3 双馈风电切换系统的整体模型
3.4 本章小结
第4章 双馈风电系统LVRT网侧控制策略
4.1 能量成型控制策略
4.1.1 能量成型控制原理
4.1.2 能量成型控制策略的实现
4.2 正常运行模式的网侧控制
4.2.1 正常运行模式下系统平衡点的设定
4.2.2 网侧变换器的能量成型控制策略
4.2.3 仿真结果与分析
4.3 轻度故障模式的网侧变换器控制
4.3.1 轻度故障下网侧变换器的扰动分析
4.3.2 网侧变换器的扰动抑制改进控制
4.3.3 仿真结果和分析
4.4 重度故障模式的网侧无功补偿策略
4.4.1 网侧变换器的无功补偿策略
4.4.2 仿真结果与分析
4.5 本章小结
第5章 双馈风电切换系统切换控制研究
5.1 双馈风电切换系统运行模式间切换控制的研究
5.1.1 轻度故障模式向正常运行模式的切换
5.1.2 转子侧撬棒保护电路切换控制的研究
5.1.3 双馈风电系统LVRT的切换控制策略
5.2 基于切换控制的系统稳定性分析
5.2.1 双馈风电切换系统的多李雅普诺夫函数设计
5.2.2 双馈风电切换系统的稳定性研究
5.3 双馈风电切换系统切换控制LVRT的仿真验证
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成就
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]双馈型风电机组低电压穿越技术要点及展望[J]. 徐海亮,章玮,贺益康,陈建生. 电力系统自动化. 2013(20)
[2]国家电网发展模式研究[J]. 刘振亚,张启平. 中国电机工程学报. 2013(07)
[3]基于撬棒保护的双馈电机风电场低电压穿越动态特性分析[J]. 徐殿国,王伟,陈宁. 中国电机工程学报. 2010(22)
博士论文
[1]切换系统直接自适应控制方法的研究[D]. 王霞.东北大学 2015
[2]双馈型风力发电机在电网故障和不平衡条件下控制技术研究[D]. 胡胜.华中科技大学 2012
[3]双馈风力发电系统能量成型控制策略研究[D]. 宋蕙慧.哈尔滨工业大学 2012
[4]双馈异步风力发电机系统电网故障穿越（不间断）运行研究[D]. 胡家兵.浙江大学 2009
[5]切换系统的最优控制和稳定性[D]. 柏晓明.华中科技大学 2007
[6]混杂系统稳定性及其在电力系统中的应用研究[D]. 仝庆贻.浙江大学 2004
[7]变速恒频风力发电关键技术研究[D]. 卞松江.浙江大学 2003
硕士论文
[1]基于能量成型控制的双馈风电系统低电压穿越技术研究[D]. 张琪.哈尔滨工业大学 2016
[2]双馈风电机组电磁暂态解析及Crowbar拓扑研究[D]. 周天保.合肥工业大学 2016
[3]切换控制理论在电力系统暂态稳定控制中的应用[D]. 康昊天.华南理工大学 2015
[4]基于互联阻尼配置的切换控制及在PMSM模型中的应用[D]. 徐松.中南大学 2013
[5]切换控制的能量函数方法[D]. 黄树清.中南大学 2010
本文编号：3496552
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