本文關(guān)鍵詞：基于可變頻變壓器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制

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【摘要】：籠型異步發(fā)電(squirrel cage induction generator,SCIG)系統(tǒng)為恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、成本低廉、故障率低、維護(hù)工作量少,但其低電壓穿越能力不佳。雙饋異步發(fā)電(Doubly-fed induction generator,DFIG)系統(tǒng)是目前主流的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),調(diào)速范圍寬、發(fā)電效率高、有功和無(wú)功功率可獨(dú)立調(diào)節(jié),但因其定子繞組直接并網(wǎng)、小容量勵(lì)磁變換器控制能力有限,抗電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力不佳。隨著風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,故障期間的風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性對(duì)電網(wǎng)影響愈加顯著,提高風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力具有重要意義。傳統(tǒng)DFIG矢量控制設(shè)計(jì),以忽略定子勵(lì)磁電流動(dòng)態(tài)過程的三階模型為基礎(chǔ),電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時(shí),不能有效控制。為提高故障下DFIG系統(tǒng)低電壓穿越能力,建立了計(jì)及定子勵(lì)磁電流變化的數(shù)學(xué)模型；針對(duì)機(jī)端三相短路故障,從磁鏈角度推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子側(cè)暫態(tài)電流及其最大估算值,根據(jù)短路電流和直流母線耐受電壓,給出Crowbar阻值整定范圍�；贛atlab/Simulink平臺(tái),仿真分析不同Crowbar退出時(shí)問和阻值對(duì)DFIG系統(tǒng)低電壓穿越的影響。研究表明,為防止電網(wǎng)電壓恢復(fù)時(shí)轉(zhuǎn)子Crowbar電路再次動(dòng)作,可采取電網(wǎng)故障消除后切除Crowbar電路的方案；在約束范圍內(nèi),Crowbar電路阻值增大有利于加速暫態(tài)電流衰減,提高系統(tǒng)低電壓穿越能力。為解決SCIG系統(tǒng)的低電壓穿越問題,提出故障下增設(shè)可變頻變壓器(Variable Frequency Transformer,VFT)裝置的控制方案。通過分析SCIG數(shù)學(xué)模型,研究電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時(shí)SCIG轉(zhuǎn)速和端電壓失穩(wěn)原因；通過控制低電壓穿越期間VFT轉(zhuǎn)速,控制SCIG定子電流頻率；為實(shí)現(xiàn)低電壓穿越,通過變槳距控制延緩風(fēng)力機(jī)加速,限制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率。仿真結(jié)果表明,在電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時(shí),通過VFT轉(zhuǎn)速和風(fēng)力機(jī)槳距角的協(xié)調(diào)控制,可提高SCIG風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越性能。通過分析Crowbar電路動(dòng)作后DFIG系統(tǒng)的無(wú)功吸收特點(diǎn),可知隨著轉(zhuǎn)差率增大,DFIG從電網(wǎng)吸收的無(wú)功功率將急劇增加,提出故障下增設(shè)VFT裝置的控制方案。仿真驗(yàn)證表明,故障期間,快速調(diào)節(jié)VFT轉(zhuǎn)速可抑制電機(jī)轉(zhuǎn)差率增大,減少無(wú)功功率吸收,有助于電網(wǎng)電壓恢復(fù),提高DFIG風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越性能。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM614

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