【摘要】：風(fēng)力發(fā)電在整個(gè)電力系統(tǒng)中裝機(jī)容量和發(fā)電量所占比例日益提高。雙饋風(fēng)電機(jī)組定子側(cè)直接與電網(wǎng)相連,轉(zhuǎn)子側(cè)通過容量較小的變流器與電網(wǎng)相連,這種特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)導(dǎo)致雙饋風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)電壓跌落故障期間具有較為復(fù)雜暫態(tài)特性,定轉(zhuǎn)子繞組出現(xiàn)大電流,直流母線電壓驟升,威脅變流器的安全運(yùn)行乃至引起雙饋風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)運(yùn)行。本文主要研究定子Crowbar電路的低電壓穿越技術(shù)。首先對雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本組成、運(yùn)行原理進(jìn)行闡述分析;結(jié)合基本運(yùn)行原理分析了電網(wǎng)電壓發(fā)生對稱跌落故障下,雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的暫態(tài)響應(yīng)。給出電網(wǎng)電壓對稱跌落時(shí)轉(zhuǎn)子故障電流的解析式,定轉(zhuǎn)子繞組參數(shù)、機(jī)端電壓跌落深度、轉(zhuǎn)差率以及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器輸出的電壓等因素影響著轉(zhuǎn)子故障電流的大小。然后給出了定子Crowbar電路模式切換的低電壓穿越方案,進(jìn)一步分析了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模式切換過程中,轉(zhuǎn)子暫態(tài)電流響應(yīng)特性;給出電網(wǎng)故障期間,定子Crowbar電路接入系統(tǒng),雙饋風(fēng)電機(jī)組切換至感應(yīng)發(fā)電機(jī)組模式下,系統(tǒng)的有功功率與無功功率可通過兩側(cè)的變流器控制。該方案能有效地抑制轉(zhuǎn)子暫態(tài)電流和直流母線電壓的波動(dòng),無功功率的注入有利于電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。接著,在考慮故障期間系統(tǒng)存在不平衡轉(zhuǎn)矩的條件下,確定了定子Crowbar電路臨界阻抗選取的計(jì)算方法;詳細(xì)分析電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、定子Crowbar電路阻抗之間的關(guān)系;同時(shí),結(jié)合轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制策略,給出了一種實(shí)時(shí)跟蹤定子電流變化的控制策略。最后經(jīng)仿真驗(yàn)證表明,所改進(jìn)的方案均能有效地改善雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越能力。
[Abstract]:Wind power generation in the whole power system the proportion of installed capacity and electricity generation is increasing. The stator side of the doubly-fed wind turbine is directly connected to the power grid, and the rotor side is connected to the power network through a converter with small capacity. This special topology leads to the complicated transient characteristics of the double-fed wind turbine during the voltage drop fault of the power network. The large current in stator and rotor windings and the sudden rise of DC bus voltage threaten the safe operation of converter and even cause the double-fed wind turbine to run off the grid. In this paper, the low voltage traversal technique of stator Crowbar circuit is studied. Firstly, the basic composition and operation principle of doubly-fed wind power generation system are described and analyzed, and the transient response of doubly-fed wind turbine under symmetrical drop fault of grid voltage is analyzed in combination with the basic operation principle. The analytical formula of rotor fault current, the stator and rotor winding parameters, the drop depth of terminal voltage, the slip rate and the output voltage of rotor side converter are given. Then, the low voltage traversing scheme of stator Crowbar circuit mode switching is given, and the transient current response characteristics of rotor during the mode switching process of doubly-fed wind turbine generator are analyzed, and the stator Crowbar circuit access system is given during the fault period of power network. When the doubly-fed wind turbine is switched to the induction generator mode, the active and reactive power of the system can be controlled by the converter on both sides. This scheme can effectively restrain the fluctuation of rotor transient current and DC bus voltage, and the injection of reactive power is beneficial to the restoration of grid voltage. Then, considering the unbalanced torque of the system during the fault period, the calculation method of the critical impedance of the stator Crowbar circuit is determined; the relationship among the electromagnetic torque, rotor speed and the impedance of the stator Crowbar circuit is analyzed in detail; at the same time, the relationship between the electromagnetic torque, the rotor speed and the impedance of the stator Crowbar circuit is analyzed in detail. Combined with the control strategy of rotor side converter, a control strategy of tracking stator current change in real time is presented. Finally, the simulation results show that the improved scheme can effectively improve the low voltage traversing capacity of the doubly-fed wind power system.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM614

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本文編號：2202699