双馈异步风力发电机低电压穿越时的Crowbar保护技术

发布时间：2017-05-24 03:00

  本文关键词：双馈异步风力发电机低电压穿越时的Crowbar保护技术，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 在常规能源危机与大力发展新能源的大背景下,利用风能发电成为当今世界的研究热点。随着风电技术的发展,风电装机容量与日俱增,在电力系统中所占的比例也越来越重。风电机组与电网之间的相互影响变得更加显著。世界各国纷纷针对并网型风力发电系统制定了相应的规定,其中一点是风电系统必须具备低电压穿越能力,即当电网电压在一定的跌落范围内,风电系统必须保持与电网相连,向电网提供有功功率(频率)和无功功率(电压)支撑。 本文以广泛应用于风电场的双馈异步感应风力发电机为研究对象,从双馈电机的结构及基本原理出发,建立了理想电机数学模型,再考虑电机磁通饱和效果对电机模型进行修正。接着在传统的基于定子电压定向的矢量控制策略基础上介绍计及电网电压扰动时定子磁链动态响应的改进控制策略,随后分析双馈电机在电网电压跌落过程中的动态响应过程,找出影响风电系统低电压穿越的关键性因素。 当电网发生大值电压跌落故障时,采用Crowbar保护装置以达到风电系统低电压穿越运行。本文深入分析了影响Crowbar保护效果的各种因素,如电机运行速度越快,电压跌落深度越深,故障电流越大,保护效果越差;Crowbar电阻的选择既不能太大也不能太小,阻值太大使直流母线电压过高影响安全,阻值太小不能抵制故障电流。经过仿真和实验的验证,证实了Crowbar保护装置在双馈感应风力发电机大值低电压穿越运行方面的有效性。
【关键词】：风力发电 双馈感应发电机 低电压穿越 Crowbar保护
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM315
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 风力发电系统的发展及研究现状10-17
• 1.2.1 全球风力发电发展情况10-11
• 1.2.2 我国风力发电发展情况11-12
• 1.2.3 风力发电系统主要机型及其特点12-14
• 1.2.4 变速恒频风力发电系统简介14-16
• 1.2.5 课题研究现状16-17
• 1.3 选题依据及本文主要内容17-20
• 1.3.1 电网故障情况下的电流分析18-19
• 1.3.2 本课题研究目标19
• 1.3.3 本课题研究内容及具体安排19-20
• 第二章 双馈风力发电机组的基本原理及运行控制20-40
• 2.1 双馈感应风力发电机的工作原理及其数学模型20-25
• 2.2 考虑主磁通饱和效应的双馈感应风力发电机模型建立25-27
• 2.3 双PWM变换器数学模型27-30
• 2.3.1 网侧变换器数学模型27-29
• 2.3.2 直流环节数学模型29-30
• 2.4 双馈感应风力发电机系统矢量控制原理30-31
• 2.5 考虑定子励磁电流动态过程的改进矢量控制策略31-33
• 2.6 仿真比较33-39
• 2.7 本章小结39-40
• 第三章 电网电压跌落过渡过程中风电机组的动态响应40-47
• 3.1 风力发电系统低电压穿越概述40
• 3.2 电压跌落过程中双馈感应发电机定转子磁链的动态响应40-42
• 3.3 电压跌落过程中双馈感应发电机的定子电流过渡过程42-43
• 3.4 电压跌落对直流母线电压的影响43-45
• 3.5 电压跌落过程双馈电机动态行为仿真分析45-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第四章 大值电压跌落时的快速短接保护技术47-77
• 4.1 Crowbar保护原理47-48
• 4.2 Crowbar结构比较与优化48-51
• 4.2.1 被动式Crowbar保护原理48-49
• 4.2.2 主动式Crowbar保护原理49-50
• 4.2.3 新型旁路系统保护电路50-51
• 4.3 影响Crowbar保护各因素理论分析51-53
• 4.4 优化Crowbar保护的仿真分析53-70
• 4.4.1 电压跌落深度对故障保护的影响54-61
• 4.4.2 电机转速不同对故障保护的影响61-63
• 4.4.3 输出功率不同对故障保护的影响63-66
• 4.4.4 Crowbar最优电阻的选择66-70
• 4.5 Crowbar保护的硬件结构及实验结果70-76
• 4.5.1 电压跌落发生器硬件构成及其相应实验波形70-74
• 4.5.2 关于Crowbar保护的实验74-76
• 4.6 本章小结76-77
• 第五章 墓于Labview的双馈风力发电模拟监测系统77-90
• 5.1 Labview软件简介77-78
• 5.2 数据采集卡及监测系统主界面介绍78-79
• 5.3 直流电机的转速开环控制79-80
• 5.4 监视系统的信号采集、分析与显示80-87
• 5.4.1 三相电网电压电流的显示82
• 5.4.2 定子dq轴电压电流的显示82-85
• 5.4.3 定子有功、无功功率显示85-87
• 5.5 模拟电网电压跌落控制87-88
• 5.6 监测系统的保存与回显波形数据功能88-89
• 5.7 本章小结89-90
• 第六章 全文总结及展望90-92
• 参考文献92-98
• 攻读硕士学位期间发表论文98

【引证文献】

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本文编号：389636