本文關鍵詞：基于等效電感策略的雙饋電機低電壓穿越研究

  更多相關文章： 風力發(fā)電 雙饋感應發(fā)電機 低電壓穿越 感應電動勢 等效電感

【摘要】：隨著環(huán)境污染和能源危機的日益嚴重,新能源以其清潔、低碳、可持續(xù)利用等優(yōu)點受到了越來越廣泛的關注。風能作為其中應用最廣的可再生能源,近年來發(fā)展十分迅速,其在電力能源中所占的比重也逐漸增大,對電網(wǎng)的影響日益突出。為維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定,各國并網(wǎng)準則都要求風電機組具有低電壓穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)的能力,即在一定電網(wǎng)故障下保持不間斷并網(wǎng)運行甚至向電網(wǎng)提供功率和電壓支撐。雙饋感應發(fā)電機(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)因造價低、勵磁變頻器容量小、有功無功可獨立調節(jié)等優(yōu)勢成為了風電機組中的主流機型,但其定子直接并網(wǎng)的結構使得電網(wǎng)故障耦合至DFIG內部,影響到機組安全穩(wěn)定運行。因此,必須從基礎理論和關鍵技術層面上解決風電機組安全、可靠、高效的故障穿越能力問題。目前的LVRT研究主要集中在兩個方面:改變變流器控制策略和以增加硬件保護為主的改變電路結構的方式。在改變變流器控制策略來實施保護方面,主要有滅磁控制以及改進矢量控制方案;硬件保護方面,目前實用化的技術主要是在轉子側投入Crowbar電阻泄能。本文對DFIG進行了數(shù)學建模,在充分了解其暫態(tài)過程的基礎上,分析了故障期間轉子側過壓過流的原因。在總結以上兩種LVRT技術優(yōu)缺點的基礎之上,提出了一種以主動式Crowbar技術為基礎,依靠變流器自身控制實現(xiàn)LVRT的方法,即在故障時,將感應電動勢的端口特性控制成一個等效阻抗。通過理論分析,說明了此阻抗為電感特性時最有利于實現(xiàn)LVRT。然后,從電壓電流特性的角度,對現(xiàn)有各種主流控制策略的端口特性進行了計算分析,結果表明,在故障期間,各控制策略的感應電動勢端口都呈現(xiàn)一個純電感特性。在此基礎上,提出了一種新穎的基于等效電感的故障控制策略。在Matlab/Simulink中對本文提出的等效電感的控制策略進行了仿真驗證,并且搭建了一臺2.5kW雙饋風力發(fā)電示范系統(tǒng),結合電壓跌落裝置模擬電網(wǎng)故障,仿真和實驗驗證了該控制策略的可行性和有效性。相比于以滅磁為基礎的變流器控制和以Crowbar為基礎的硬件保護方式,該控制策略具有以下特點:(1)物理概念清晰;(2)控制方式簡單,無需復雜的磁鏈分離環(huán)節(jié)和控制策略的切換;(3)轉矩脈動接近于0;(4)在不同的故障期間,自適應的調節(jié)感應電動勢端口等效電感的取值,與固定了滅磁系數(shù)或者跟蹤系數(shù)的控制策略相比,該策略具有更高的魯棒性和適應性,能最大限度的利用轉子變流器,拓寬DFIG暫態(tài)可控故障范圍;(5)與投入固定電阻的Crowbar保護相比,在故障期間,該方法無需額外增加硬件和封鎖轉子側變流器,也不存在Crowbar阻值以及投切時刻的選取問題;(6)可將感應電動勢端口的等效電感取值作為評判一種控制方法是否可實現(xiàn)低電壓穿越的標準。
【關鍵詞】：風力發(fā)電 雙饋感應發(fā)電機 低電壓穿越 感應電動勢 等效電感
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-16
• 1.1 風力發(fā)電研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 雙饋電機LVRT技術研究現(xiàn)狀及問題12-14
• 1.3 本文主要研究內容14-16
• 2 雙饋電機的暫態(tài)過程及端.特性分析16-34
• 2.1 雙饋電機數(shù)學模型16-18
• 2.2 電網(wǎng)電壓對稱跌落時的DFIG暫態(tài)分析18-20
• 2.3 電網(wǎng)電壓不對稱跌落時的DFIG暫態(tài)分析20-22
• 2.4 雙饋電機端.特性分析22-25
• 2.5 不同控制策略下端.阻抗特性分析25-30
• 2.6 各種控制策略下端.阻抗的共性及其物理意義分析30-33
• 2.7 本章小結33-34
• 3 基于等效電感的控制策略34-50
• 3.1 引言34
• 3.2 轉子電流指令生成34-37
• 3.3 等效電感選取37-41
• 3.4 基本控制框圖及原理41-42
• 3.5 電磁轉矩脈動分析42-44
• 3.6 等效電感控制策略的仿真分析44-49
• 3.7 本章小結49-50
• 4 實驗驗證50-57
• 4.1 實驗平臺搭建50-54
• 4.2 低電壓穿越實驗54-55
• 4.3 本章小結55-57
• 5 總結與展望57-60
• 5.1 本文總結57-58
• 5.2 未來研究展望58-60
• 致謝60-62
• 參考文獻62-67
• 附錄 攻讀學位期間發(fā)表論文及參與研究的課題67

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2 鄧璐;基于等效電感策略的雙饋電機低電壓穿越研究[D];華中科技大學;2015年

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本文編號：1029006