本文關(guān)鍵詞：電網(wǎng)電壓驟升下雙饋發(fā)電機(jī)的機(jī)理分析及其控制

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【摘要】：雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是目前風(fēng)場(chǎng)應(yīng)用最為普遍的風(fēng)電機(jī)組,由于雙饋電機(jī)定子側(cè)直接連接電網(wǎng)導(dǎo)致雙饋電機(jī)對(duì)電網(wǎng)故障較為敏感,風(fēng)電場(chǎng)所接入的電網(wǎng)通常位于位置偏遠(yuǎn),遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的地區(qū),為容易發(fā)生電網(wǎng)故障的弱電網(wǎng)區(qū)。如果風(fēng)電場(chǎng)所并入電網(wǎng)出現(xiàn)故障,風(fēng)電場(chǎng)不具備故障穿越能力,會(huì)造成大面積風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)。風(fēng)電機(jī)組不能對(duì)電網(wǎng)提供頻率及電壓的支撐,將可能會(huì)導(dǎo)致一系列的連鎖反應(yīng),對(duì)電網(wǎng)和風(fēng)場(chǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外對(duì)低電壓穿越(LVRT)的研究已取得一定的成果,但是對(duì)高電壓穿越(HVRT)的研究還不是很成熟,主要表現(xiàn)在沒(méi)有準(zhǔn)確區(qū)分LVRT和HVRT的區(qū)別,另外,目前針對(duì)HVRT的研究主要表現(xiàn)在對(duì)其暫態(tài)過(guò)程的研究,其故障期間的穩(wěn)態(tài)過(guò)程并沒(méi)有考慮,本文針對(duì)上述問(wèn)題作出了相應(yīng)的理論分析和控制策略,具體研究如下：1)電網(wǎng)高電壓故障期間,需要對(duì)雙饋電機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償來(lái)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行支撐,而電網(wǎng)導(dǎo)則對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)目焖傩院推交远加袊?yán)格的要求,而隨著逆變器功率的逐漸增大,功率管的開(kāi)關(guān)損耗嚴(yán)重影響了系統(tǒng)效率,對(duì)于MW級(jí)逆變器其開(kāi)關(guān)頻率往往設(shè)定在1kHz左右,有的甚至低于1kHz。對(duì)于常規(guī)的比例積分(PI)控制,開(kāi)關(guān)頻率的降低對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響較大；系統(tǒng)的帶寬低,影響了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。所以在電網(wǎng)故障期間系統(tǒng)的暫態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能很大程度上依賴(lài)于PI參數(shù)。基于以上傳統(tǒng)矢量控制的缺點(diǎn),本文采用了轉(zhuǎn)子電流預(yù)測(cè)控制[RCPC),大大提高了無(wú)功補(bǔ)償?shù)目焖傩院推交?并且加速了磁鏈衰減。2)針對(duì)LVRT和HVRT的暫態(tài)過(guò)程大致相同,均表現(xiàn)為定子磁鏈50Hz振蕩,但是其故障期間差別較大,針對(duì)HVRT故障期間由于定子電壓驟升,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電壓驟升,若轉(zhuǎn)子電壓驟升較大,很可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子側(cè)進(jìn)入過(guò)調(diào)制區(qū),導(dǎo)致轉(zhuǎn)子側(cè)不可控,另外,轉(zhuǎn)子側(cè)電壓過(guò)高,可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子側(cè)逆變器向直流側(cè)電容充電,嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,本文采用了調(diào)制度閉環(huán)控制,將轉(zhuǎn)子側(cè)調(diào)制度控制在可控范圍內(nèi),提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3)LVRT和HVRT最大的區(qū)別在于故障的源頭,電壓跌落故障時(shí)線(xiàn)路一般為感性阻抗,而一般電壓驟升故障是由于線(xiàn)路電容器的投入引起的,導(dǎo)致電網(wǎng)電壓驟升故障期間線(xiàn)路阻抗呈容性,此時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性便會(huì)受到影響,本文采用了定子電流反饋的阻抗補(bǔ)償控制,提高了電網(wǎng)電壓驟升期間系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：雙饋電機(jī) 電壓驟升 電流預(yù)測(cè) 調(diào)制度閉環(huán) 阻抗補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM614;TM732
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 風(fēng)力發(fā)電國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r16-18
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的高電壓穿越能力18-19
• 1.3 風(fēng)電機(jī)組HVRT國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展19-22
• 1.3.1 改變控制策略19-20
• 1.3.2 增加硬件電路20-22
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容22-24
• 第二章 電網(wǎng)電壓驟升下雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)建模24-41
• 2.1 電壓驟升故障下DFIG的穩(wěn)態(tài)模型24-28
• 2.2 電壓驟升故障下DFIG的暫態(tài)模型28-33
• 2.2.1 定子電壓模型28-29
• 2.2.2 定子磁鏈模型29-33
• 2.3 電壓復(fù)合故障下DFIG的暫態(tài)模型33-40
• 2.3.1 電壓跌落故障恢復(fù)暫態(tài)數(shù)學(xué)模型34-37
• 2.3.2 電壓驟升故障暫態(tài)數(shù)學(xué)模型37-40
• 2.4 小結(jié)40-41
• 第三章 電網(wǎng)電壓驟升期間系統(tǒng)穩(wěn)定性分析41-53
• 3.1 雙饋電機(jī)可控性分析41-44
• 3.2 電網(wǎng)電壓驟升下雙饋電機(jī)RSC調(diào)制度分析44-46
• 3.3 線(xiàn)路阻抗對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響46-52
• 3.3.1 線(xiàn)路阻抗變化對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響48-50
• 3.3.2 阻抗和容抗的選取原則50-52
• 3.4 小結(jié)52-53
• 第四章 電網(wǎng)電壓驟升故障下雙饋電機(jī)暫態(tài)控制策略53-67
• 4.1 傳統(tǒng)控制介紹53-58
• 4.1.1 磁鏈阻尼補(bǔ)償控制53-55
• 4.1.2 虛擬阻抗控制55-58
• 4.2 轉(zhuǎn)子電流預(yù)測(cè)控制58-66
• 4.2.1 預(yù)測(cè)控制原理58-60
• 4.2.2 預(yù)測(cè)模型的建立60-66
• 4.3 小結(jié)66-67
• 第五章 電網(wǎng)電壓驟升故障下雙饋電機(jī)穩(wěn)態(tài)控制策略67-72
• 5.1 調(diào)制度閉環(huán)控制67-69
• 5.2 基于定子電流反饋的阻抗補(bǔ)償控制69-71
• 5.3 小結(jié)71-72
• 第六章 實(shí)驗(yàn)研究72-81
• 6.1 硬件系統(tǒng)簡(jiǎn)介72-75
• 6.1.1 主電路系統(tǒng)72-73
• 6.1.2 DSP控制電路系統(tǒng)73-75
• 6.2 軟件系統(tǒng)構(gòu)成75-77
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果77-81
• 6.3.1 轉(zhuǎn)子電流預(yù)測(cè)控制策略實(shí)驗(yàn)結(jié)果77-78
• 6.3.2 調(diào)制度閉環(huán)控制策略實(shí)驗(yàn)結(jié)果78-80
• 6.3.3 基于定子電流反饋?zhàn)杩寡a(bǔ)償控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果80-81
• 第七章 總結(jié)和展望81-82
• 7.1 總結(jié)81
• 7.2 展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 攻讀碩士論文期間發(fā)表的論文86

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