直驱式永磁同步风力发电系统低电压穿越技术研究

发布时间：2017-09-28 00:15

  本文关键词：直驱式永磁同步风力发电系统低电压穿越技术研究

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【摘要】：在我国,风电机组的装机容量越来越大,风电系统与电网之间的作用越来越强。从电网的安全角度出发,并网的风力发电机组必须满足接入电网的技术规范。本文选择直驱式永磁同步风力发电系统(direct-drive permanent magnet synchronous generation, D-PMSG)作为研究对象,深入研究了在电网故障情况下该系统低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)的能力。首先,介绍了风力发电系统及其LVRT技术的国内外发展现状以及今后趋势,研究了全功率变流器的数学和控制模型,将转子磁链定向矢量控制策略应用于永磁同步电机以及电网电压定向双电流闭环矢量控制策略应用于发电并网。其次,针对电网对称故障直流侧母线电压抬升现象,系统采用了在直流侧增加卸荷单元、电机侧减小输出功率以及电网侧对电网提供无功支持的控制策略稳定直流侧电压；针对电网发生不对称故障电网侧所产生负序分量,造成电网侧输出有功存在2倍频分量、电网侧输出无功存在2倍频分量和电网侧负序电流传输至电网中的问题,根据并网电流具有不同控制自由度,提出了3种不同控制目标：电网侧输出无功无2倍频分量、电网侧输出有功无2倍频分量和电网侧无负序电流传输至电网,并网时将正负序电网电压定向在同步旋转坐标系下双电流闭环的矢量控制策略来滤除功率2倍分量以及实现系统无负序电流。最后,在Matlab/Simulink平台下搭建控制模型,仿真验证了该控制模型与控制策略的正确性,从而提高D-PMSG在不对称故障下LVRT的能力。
【关键词】：永磁同步风力机组 低电压穿越 变流器控制 不对称故障
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 研究的背景及其意义10-11
• 1.1.1 能源危机与可再生能源10
• 1.1.2 风力发电10-11
• 1.2 风力发电系统发展现状11-15
• 1.2.1 风力发电机组类型11-12
• 1.2.2 馈式异步感应风力发电系统12-13
• 1.2.3 永磁同步风力发电机组及其并网结构13-15
• 1.3 LVRT技术的概述15-20
• 1.3.1 风电发电系统并网技术规范15-17
• 1.3.2 国内外风力发电系统LVRT技术规范17-19
• 1.3.3 在电网故障期间电网侧变流器控制策略发展现状19-20
• 1.3.4 LVRT技术的发展现状20
• 1.4 本文主要研究的内容20-22
• 第2章 D-PMSG的数学模型及控制22-36
• 2.1 D-PMSG的数学模型与控制22-33
• 2.1.1 PMSG数学模型22-26
• 2.1.2 PMSG电机侧控制26-27
• 2.1.3 电网侧变流器数学模型27-28
• 2.1.4 电网侧变流器控制28-33
• 2.2 仿真分析33-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第3章 电网对称故障情况下D-PMSG的LVRT技术分析36-48
• 3.1 电网电压跌落概述36
• 3.2 在电网对称故障情况下电网侧变流器动态分析36-38
• 3.3 D-PMSG的LVRT保护方案38-44
• 3.3.1 直流侧基于耗能单元的过电压保护方案38-40
• 3.3.2 直流侧基于储能单元的过电压保护方案40-41
• 3.3.3 直流侧基于辅助变流器的过电压保护方案41-42
• 3.3.4 基于网侧变流器的无功补偿方案42-43
• 3.3.5 方案对比分析43-44
• 3.4 仿真分析44-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第4章 电网不对称故障情况下D-PMSG的LVRT分析48-65
• 4.1 在电网不对称故障情况下网侧变流器的数学模型48-51
• 4.2 不对称分量正负序分解51-55
• 4.2.1 正负序分量分离提取52-53
• 4.2.2 二阶广义积分正交信号发生器53-54
• 4.2.3 含二阶广义积分器的锁相环54-55
• 4.3 电网不对称故障情况下网侧变流器控制策略55-59
• 4.3.1 电网侧变流器暂态运行数学与控制模型55
• 4.3.2 在电网不对称故障情况下D-PMSG的控制目标55-58
• 4.3.3 电网侧变流器双电流闭环矢量控制策略58-59
• 4.4 仿真分析59-64
• 4.5 本章小结64-65
• 结论与展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孔飞飞;袁铁江;晁勤;李建林;朱鑫;;基于二阶广义积分的变流器电网同步法[J];电力系统保护与控制;2012年12期

2 杨玉新;刘观起;杜宝星;;直驱风电机组的低电压穿越保护方案综述[J];电工电气;2012年06期

3 罗承先;;世界风力发电现状与前景预测[J];中外能源;2012年03期

4 李建林;徐少华;;直接驱动型风力发电系统低电压穿越控制策略[J];电力自动化设备;2012年01期

5 屈克庆;丁佐进;邢月红;;基于永磁同步风力发电机并网系统的低电压穿越方法[J];华东电力;2011年12期

6 薛尚青;蔡金锭;;基于二阶广义积分器的基波正负序分量检测方法[J];电力自动化设备;2011年11期

7 ;中国风能资源的详查和评估[J];风能;2011年08期

8 李泓泽;郭森;王宝;;我国风力发电的环境价值分析[J];能源技术经济;2011年07期

9 刘胜文;包广清;范少伟;刘峻;李正元;;双PMW直驱同步风力发电的低电压穿越控制[J];大电机技术;2011年04期

10 姚骏;陈西寅;廖勇;李辉;黄嵩;;抑制负序和谐波电流的永磁直驱风电系统并网控制策略[J];电网技术;2011年07期

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本文编号：932717