雙饋風(fēng)電機(jī)組電磁暫態(tài)解析及Crowbar拓?fù)溲芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2017-09-06 15:11
本文關(guān)鍵詞：雙饋風(fēng)電機(jī)組電磁暫態(tài)解析及Crowbar拓?fù)溲芯?/strong>
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【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展,能源問題已成為當(dāng)今社會(huì)所面臨的重大問題。風(fēng)能作為一種清潔可再生能源逐漸受到了重視。如今,風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量逐年增加,對(duì)電網(wǎng)的穿透率也在逐漸上升。雙饋電機(jī)(DFIG)由于其控制靈活、成本低、可變速恒頻運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn),使其成為了大功率風(fēng)電機(jī)組的主流機(jī)型。然而,由于DFIG特殊的控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使其對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)較為敏感,如何高性能地實(shí)現(xiàn)低電壓穿越(LVRT)已成為雙饋風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵性技術(shù)問題。本文以電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)電機(jī)組的電磁暫態(tài)特性以及Crowbar保護(hù)電路為研究對(duì)象,主要內(nèi)容可概括為：第一,建立了不同坐標(biāo)系下DFIG的數(shù)學(xué)模型,并簡(jiǎn)要敘述了DFIG的運(yùn)行原理和控制方法,在此基礎(chǔ)上,搭建2MWDFIG仿真模型,對(duì)其控制方法的可行性進(jìn)行仿真驗(yàn)證。第二,雙饋風(fēng)電機(jī)組LVRT問題之所以復(fù)雜,難以有效地解決,其問題根源在于電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落等變化時(shí)所激起的DFIG復(fù)雜的電磁暫態(tài)過程。對(duì)這一電磁暫態(tài)過程的深入分析和理解是該問題研究和解決的基礎(chǔ),同時(shí)也是分析研究機(jī)組對(duì)電網(wǎng)影響,尤其是對(duì)電網(wǎng)短路電流影響的關(guān)鍵。為分析DFIG這一復(fù)雜高階系統(tǒng)的電磁暫態(tài)過程,本文從DFIG數(shù)學(xué)模型出發(fā),創(chuàng)造性地提出了一種基于等效、疊加原理的解析分析方法,全面、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了DFIG電磁暫態(tài)過程的解析計(jì)算。該解析計(jì)算不僅囊括了通常進(jìn)行的基于撬棒(Crowbar)瞬間投入假設(shè)的流行簡(jiǎn)化分析方式,而且對(duì)Crowbar投入前以及Crowbar延遲投入等實(shí)際情況進(jìn)行了全面的解析分析和描述,完成了電磁暫態(tài)過程的相關(guān)特征分析與仿真驗(yàn)證。第三,本文將一個(gè)由低成本、高可靠性可控硅(SCR)器件和功率電阻構(gòu)成的Crowbar電路融合于轉(zhuǎn)子側(cè)驅(qū)動(dòng)變流器之中,并利用轉(zhuǎn)子側(cè)變流器相應(yīng)IGBT開關(guān)器件的通斷實(shí)現(xiàn)SCR的強(qiáng)迫換流關(guān)斷,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式Crowbar功能,并據(jù)此研究了兩種基于SCR器件實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)Crowbar方案。本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改造能夠采用低成本、高耐沖擊力的SCR實(shí)現(xiàn)通常需要IGBT等高成本、低耐沖擊能力的全控器件才能實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)式Crowbar功能。第四,在實(shí)驗(yàn)室搭建11kW DFIG實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)DFIG矢量控制、電磁暫態(tài)解析以及Crowbar保護(hù)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文分析與設(shè)計(jì)的正確性及可行性。
【關(guān)鍵詞】：Crowbar電路 電磁暫態(tài)分析 低電壓穿越 雙饋電機(jī) 風(fēng)力發(fā)電
【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
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】： - 致謝7-8
- 摘要8-9
- ABSTRACT9-18
- 第一章 緒論18-29
- 1.1 課題研究背景18-20
- 1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要類型20-22
- 1.3 風(fēng)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)LVRT的意義22-23
- 1.4 LVRT的研究現(xiàn)狀23-27
- 1.4.1 硬件方案24-27
- 1.4.2 軟件方案27
- 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容27-29
- 第二章 DFIG變流系統(tǒng)的建模與控制29-52
- 2.1 DFIG的數(shù)學(xué)模型29-41
- 2.1.1. 三相靜止坐標(biāo)系下的DFIG數(shù)學(xué)模型30-33
- 2.1.2 兩相靜止坐標(biāo)系下的DFIG數(shù)學(xué)模型33-36
- 2.1.3 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的DFIG數(shù)學(xué)模型36-38
- 2.1.4 DFIG數(shù)學(xué)模型的矢量形式38-41
- 2.2 DFIG的運(yùn)行原理及其矢量控制策略41-51
- 2.2.1 DFIG的運(yùn)行原理41-44
- 2.2.2 DFIG的矢量控制44-51
- 2.3 本章小結(jié)51-52
- 第三章 電網(wǎng)故障下DFIG電磁暫態(tài)過程分析52-91
- 3.1 電網(wǎng)電壓故障類型52-60
- 3.1.1 對(duì)稱分量法52-53
- 3.1.2 電網(wǎng)電壓故障的不同類型53-60
- 3.2 電網(wǎng)故障時(shí)DFIG電磁暫態(tài)響應(yīng)分析60-64
- 3.2.1 DFIG的電磁暫態(tài)物理概念及定性分析60-62
- 3.2.2 電網(wǎng)故障下DFIG的等效物理模型62-64
- 3.3 基于CROWBAR保護(hù)的電網(wǎng)故障時(shí)DFIG電磁暫態(tài)過程分析64-72
- 3.3.1 電網(wǎng)故障時(shí)DFIG的暫態(tài)響應(yīng)65-69
- 3.3.2 解析結(jié)果的仿真驗(yàn)證69-72
- 3.4 計(jì)及轉(zhuǎn)子電流控制動(dòng)態(tài)的電網(wǎng)故障時(shí)DFIG電磁暫態(tài)過程分析72-79
- 3.4.1 電網(wǎng)故障時(shí)DFIG的暫態(tài)響應(yīng)72-77
- 3.4.2 解析結(jié)果的仿真驗(yàn)證77-79
- 3.5 CROWBAR延遲投入情況下DFIG電磁暫態(tài)過程解析79-89
- 3.5.1 近似解析80-85
- 3.5.2 精確解析85-89
- 3.6 本章小結(jié)89-91
- 第四章 基于SCR的主動(dòng)式CROWBAR電路及其控制91-112
- 4.1 常見的CROWBAR電路91-94
- 4.2 SCR CROWBAR電路原理分析94-102
- 4.2.1 結(jié)構(gòu)一95-98
- 4.2.2 結(jié)構(gòu)二98-102
- 4.3 SCR CROWBAR電路的性能102-110
- 4.3.1 與常規(guī)IGBT Crowbar電路的對(duì)比102-105
- 4.3.2 基于SCR Crowbar電路的LVRT運(yùn)行仿真105-110
- 4.4 本章小結(jié)110-112
- 第五章 DFIG的實(shí)驗(yàn)研究與分析112-136
- 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹112-119
- 5.1.1 DFIG系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室模擬平臺(tái)結(jié)構(gòu)概述112-115
- 5.1.2 硬件電路115-119
- 5.1.3 控制算法119
- 5.2 DFIG矢量控制實(shí)驗(yàn)研究119-123
- 5.3 DFIG電磁暫態(tài)解析的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證123-128
- 5.3.1 Crowbar瞬時(shí)投入的情況123-124
- 5.3.2 Crowbar不投入的情況124-125
- 5.3.3 Crowbar延遲投入的情況125-128
- 5.4 SCR主動(dòng)式CROWBAR電路及LVRT運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)研究128-135
- 5.5 本章小結(jié)135-136
- 第六章 總結(jié)和展望136-137
- 參考文獻(xiàn)137-144
- 附錄A144-146
- 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動(dòng)及成果情況146
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本文編號(hào)：803851
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【目錄】：
- 致謝7-8
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- 第一章 緒論18-29
- 1.1 課題研究背景18-20
- 1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要類型20-22
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- 1.4 LVRT的研究現(xiàn)狀23-27
- 1.4.1 硬件方案24-27
- 1.4.2 軟件方案27
- 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容27-29
- 第二章 DFIG變流系統(tǒng)的建模與控制29-52
- 2.1 DFIG的數(shù)學(xué)模型29-41
- 2.1.1. 三相靜止坐標(biāo)系下的DFIG數(shù)學(xué)模型30-33
- 2.1.2 兩相靜止坐標(biāo)系下的DFIG數(shù)學(xué)模型33-36
- 2.1.3 兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的DFIG數(shù)學(xué)模型36-38
- 2.1.4 DFIG數(shù)學(xué)模型的矢量形式38-41
- 2.2 DFIG的運(yùn)行原理及其矢量控制策略41-51
- 2.2.1 DFIG的運(yùn)行原理41-44
- 2.2.2 DFIG的矢量控制44-51
- 2.3 本章小結(jié)51-52
- 第三章 電網(wǎng)故障下DFIG電磁暫態(tài)過程分析52-91
- 3.1 電網(wǎng)電壓故障類型52-60
- 3.1.1 對(duì)稱分量法52-53
- 3.1.2 電網(wǎng)電壓故障的不同類型53-60
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- 3.2.1 DFIG的電磁暫態(tài)物理概念及定性分析60-62
- 3.2.2 電網(wǎng)故障下DFIG的等效物理模型62-64
- 3.3 基于CROWBAR保護(hù)的電網(wǎng)故障時(shí)DFIG電磁暫態(tài)過程分析64-72
- 3.3.1 電網(wǎng)故障時(shí)DFIG的暫態(tài)響應(yīng)65-69
- 3.3.2 解析結(jié)果的仿真驗(yàn)證69-72
- 3.4 計(jì)及轉(zhuǎn)子電流控制動(dòng)態(tài)的電網(wǎng)故障時(shí)DFIG電磁暫態(tài)過程分析72-79
- 3.4.1 電網(wǎng)故障時(shí)DFIG的暫態(tài)響應(yīng)72-77
- 3.4.2 解析結(jié)果的仿真驗(yàn)證77-79
- 3.5 CROWBAR延遲投入情況下DFIG電磁暫態(tài)過程解析79-89
- 3.5.1 近似解析80-85
- 3.5.2 精確解析85-89
- 3.6 本章小結(jié)89-91
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- 4.1 常見的CROWBAR電路91-94
- 4.2 SCR CROWBAR電路原理分析94-102
- 4.2.1 結(jié)構(gòu)一95-98
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- 4.3.1 與常規(guī)IGBT Crowbar電路的對(duì)比102-105
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- 4.4 本章小結(jié)110-112
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- 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹112-119
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- 5.2 DFIG矢量控制實(shí)驗(yàn)研究119-123
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- 參考文獻(xiàn)137-144
- 附錄A144-146
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【相似文獻(xiàn)】
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9 陳水明;黃璐璐;謝海濱;余占清;;互聯(lián)系統(tǒng)電磁暫態(tài)交互作用研究,Ⅱ:交流側(cè)系統(tǒng)等值及穩(wěn)態(tài)調(diào)試[J];高電壓技術(shù);2011年03期
10 王天鈺;李龍?jiān)?和鵬;王曉茹;;直流機(jī)電暫態(tài)與電磁暫態(tài)模型在低頻振蕩分析中的比較[J];電力系統(tǒng)保護(hù)與控制;2013年19期
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2 王婧;哈恒旭;;投影變換理論在電磁暫態(tài)分析中的應(yīng)用[A];2007中國繼電保護(hù)及自動(dòng)化行業(yè)年會(huì)論文集[C];2007年
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，本文編號(hào)：803851
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