本文關鍵詞：永磁直驅風電機組暫態(tài)特性及對配網保護的影響研究

  更多相關文章： 永磁直驅式風機 變流器控制策略 暫態(tài)特性 配網保護 故障定位

【摘要】：永磁直驅式風力發(fā)電機組由于具有效率高、控制靈活、可靠性高等優(yōu)點,成為繼雙饋型風電機組之后風力發(fā)電技術的重要研究方向。雖然在實際風電場中永磁直驅風力發(fā)電機組的數(shù)量已具備一定規(guī)模,但由于起步較晚,缺少足夠的實際運行經驗,很多關鍵技術和工程實踐方面的難題尚未得到解決。本論文即圍繞直驅機組風電機組的建模、故障暫態(tài)特性及對配網保護的影響開展研究,對風力發(fā)電的進一步發(fā)展、繼電保護裝置的安全及電網的穩(wěn)定都具有十分重要的意義。論文首先研究了永磁直驅式風機各部分的數(shù)學模型,主要包括風力機和永磁同步電流的數(shù)學模型、機側和網側的控制策略以及電網故障時風機采用的低電壓穿越控制策略。之后基于數(shù)學模型及控制策略框圖,在PSCAD/EMTDC軟件中搭建了基于不同網側變流器控制策略的兩種1.5MW直驅機組的詳細仿真模型,仿真分析了風機在變風速階段和恒定風速階段的運行特性。將故障情況下,仿真模型結果與中國電科院直驅機組動模實驗結果進行對比,驗證了所搭建模型的正確性。在考慮永磁直驅式風機網側變流器矢量控制策略的情況下,推導了風機短路電流的表達式,并根據表達式對影響短路電流的因素進行分析。結合短路電流表達式及仿真結果,從不同的故障類型、網側變流器的控制策略、風機的運行工況和不同的故障位置四個方面給出了永磁直驅式風機故障暫態(tài)的具體特征。最后,研究永磁直驅式風機接入配網后,對配電網電流保護、故障選相元件以及傳統(tǒng)配電網故障定位的影響。提出了基于方向元件改進和基于相對誤差改進的兩種含永磁直驅式風機的配電網故障定位方案,并進行實例分析和仿真驗證,解決了由于永磁直驅式風機接入引起的流經饋線開關處故障電流信息發(fā)生變化而導致故障定位錯誤的問題。
【關鍵詞】：永磁直驅式風機 變流器控制策略 暫態(tài)特性 配網保護 故障定位
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 永磁直驅式風力發(fā)電技術研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 永磁直驅式風力發(fā)電系統(tǒng)的拓撲結構10-11
• 1.2.2 永磁直驅式風機控制策略及建模11-12
• 1.2.3 永磁直驅式風機的暫態(tài)特性12-13
• 1.2.4 永磁直驅式風機接入對配網保護的影響13
• 1.3 本文主要研究內容13-15
• 第2章 永磁直驅式風力發(fā)電系統(tǒng)的控制策略及建模15-26
• 2.1 永磁直驅式風力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學模型及控制策略15-22
• 2.1.1 風力機的數(shù)學模型15-16
• 2.1.2 永磁同步發(fā)電機的數(shù)學模型16
• 2.1.3 機側變流器的控制策略16-18
• 2.1.4 網側變流器的控制策略18-21
• 2.1.5 低電壓穿越(LVRT)控制策略21-22
• 2.2 永磁直驅式風力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型22-25
• 2.2.1 永磁直驅式風力發(fā)電系統(tǒng)主電路及參數(shù)設計22-23
• 2.2.2 機側變流器控制模塊23-24
• 2.2.3 網側變流器控制模塊24-25
• 2.2.4 低電壓穿越控制模塊25
• 2.3 小結25-26
• 第3章 永磁直驅式風機故障暫態(tài)特性研究26-47
• 3.1 永磁直驅式風機的穩(wěn)態(tài)及動態(tài)仿真26-30
• 3.1.1 變風速運行時風機的運行特性26-27
• 3.1.2 恒定風速運行時風機的運行特性27-29
• 3.1.3 仿真模型驗證29-30
• 3.2 永磁直驅式風機短路電流表達式30-34
• 3.2.1 短路電流表達式推導30-33
• 3.2.2 影響短路電流因素分析33-34
• 3.3 永磁直驅式風機的暫態(tài)特性分析34-46
• 3.3.1 不同的故障類型35-38
• 3.3.2 網側變流器的控制策略38-41
• 3.3.3 風機的運行工況41-42
• 3.3.4 不同的故障位置42-46
• 3.4 小結46-47
• 第4章 永磁直驅式風機接入對配網保護的影響研究47-59
• 4.1 永磁直驅式風機接入對配網保護的影響47-51
• 4.1.1 對配電網電流保護的影響47-49
• 4.1.2 對故障選相元件的影響49
• 4.1.3 對配電網傳統(tǒng)故障定位的影響49-51
• 4.2 利用方向元件改進含D-PMSG配電網故障區(qū)段定位方案51-55
• 4.2.1 改進定位方案的思想51-52
• 4.2.2 定位方案的工作流程52
• 4.2.3 實例分析52-53
• 4.2.4 仿真分析53-55
• 4.3 基于相對誤差改進的含D-PMSG配電網故障區(qū)段定位方案55-58
• 4.3.1 改進定位方案的思想55
• 4.3.2 定位方案的工作流程55-56
• 4.3.3 實例分析56-57
• 4.3.4 仿真分析57-58
• 4.4 小結58-59
• 第5章 結論與展望59-61
• 5.1 結論59
• 5.2 展望59-61
• 參考文獻61-64
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果64-65
• 致謝65

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本文編號：942189