本文關(guān)鍵詞：基于九開(kāi)關(guān)變換器的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)研究　出處：《華中科技大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：伴隨著大規(guī)模風(fēng)電技術(shù)的快速發(fā)展，風(fēng)電裝機(jī)容量在整個(gè)電力系統(tǒng)中的比例日益提高，為保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，，電網(wǎng)故障時(shí)的低電壓穿越運(yùn)行是風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)范對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要要求之一。目前，雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)上占有較大份額，因此提高雙饋發(fā)電機(jī)的低電壓穿越能力是一項(xiàng)亟待解決且極具挑戰(zhàn)的研究熱點(diǎn)。 目前，針對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越問(wèn)題，一種不增加硬件成本、不改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方法是通過(guò)變流器的勵(lì)磁控制策略實(shí)現(xiàn)的。但是這種方法需要較大的變流器容量，這部分容量在系統(tǒng)正常運(yùn)行下會(huì)造成浪費(fèi)。典型的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通常采用背靠背雙PWM變流器。本文提出用新型九開(kāi)關(guān)變換器替代背靠背變流器來(lái)實(shí)現(xiàn)雙饋機(jī)組的低電壓穿越，并且在正常運(yùn)行時(shí)，九開(kāi)關(guān)變換器的容量又能得到充分利用。 九開(kāi)關(guān)變換器是通過(guò)開(kāi)關(guān)管復(fù)用將背靠背變流器的十二個(gè)開(kāi)關(guān)管縮減為九個(gè)而組成的新型AC/AC拓?fù)洹Ｔ撏負(fù)渚哂兴瞄_(kāi)關(guān)器件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)，通過(guò)其特有的SPWM調(diào)制，可以實(shí)現(xiàn)與背靠背變流器同樣的功能。但由于九開(kāi)關(guān)變換器特殊的結(jié)構(gòu)，其直流母線電壓將會(huì)比背靠背變流器直流側(cè)電壓高很多，并且每個(gè)開(kāi)關(guān)管的耐壓耐流容量也要比背靠背變流器中的高，這是其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所固有的缺陷。但這在雙饋風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用場(chǎng)合，缺陷能夠轉(zhuǎn)化成優(yōu)勢(shì)。因?yàn)檩^高的直流側(cè)電壓和較大的器件容量使其較容易實(shí)現(xiàn)低電壓穿越的勵(lì)磁控制。而在正常工況下，又可以充分利用變換器的九個(gè)開(kāi)關(guān)器件，不造成容量的浪費(fèi)。因此，將九開(kāi)關(guān)變換器作為雙饋風(fēng)電機(jī)組的變流器，無(wú)論是在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行還是在故障下的穿越運(yùn)行，都顯示出了比背靠背變流器更有優(yōu)勢(shì)。 本文通過(guò)對(duì)九開(kāi)關(guān)變換器的調(diào)制原理進(jìn)行深入分析，得出其在雙饋發(fā)電機(jī)組中的端口對(duì)外等效形式，從而將基于九開(kāi)關(guān)變換器的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等效為網(wǎng)側(cè)等效部分和機(jī)側(cè)等效部分，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的分析。在d軸電網(wǎng)電壓定向同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，分別對(duì)網(wǎng)側(cè)等效變換器和機(jī)側(cè)等效變換器進(jìn)行建模分析，給出其控制策略，結(jié)合九開(kāi)關(guān)變換器的調(diào)制條件給出了每一部分正常運(yùn)行的調(diào)制控制框圖，并通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)控制策略的正確性。 對(duì)于在電網(wǎng)電壓跌落的低電壓穿越過(guò)程中，本文結(jié)合一臺(tái)典型的兆瓦級(jí)雙饋發(fā)電機(jī)分析了九開(kāi)關(guān)變換器在開(kāi)關(guān)器件電流容量和直流母線電壓方面相對(duì)于背靠背變流器的優(yōu)勢(shì)。在一種簡(jiǎn)單抑制轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)流的勵(lì)磁控制策略下，通過(guò)兩種系統(tǒng)的電壓跌落仿真驗(yàn)證了九開(kāi)關(guān)變換器在雙饋機(jī)組低電壓穿越中的優(yōu)勢(shì)。
[Abstract]:With the rapid development of large-scale wind power technology, wind power installed capacity in the power system the proportion is increasing, in order to ensure the safe and stable operation of power system, the low voltage ride through operation of the power grid fault is one of the important requirements specification of wind power of wind turbine. At present, the double fed wind turbine a larger share in wind power market, therefore improve the low voltage ride through capability of DFIG is an urgent and challenging research topic.
At present, the low voltage ride through for doubly fed wind turbine, an increase in the cost of hardware, without changing the structure for system is through the converter excitation control strategy to achieve. But this method requires a large capacity converter capacity, this part will be wasted in the system. Under the normal operation of doubly fed wind power generation system typically, the back-to-back double PWM converter. This paper proposes to use model nine switch converter instead of back-to-back converter to achieve low voltage DFIG across, and during normal operation, the nine switch converter capacity can be fully utilized.
The nine switch converter is twelve switch back-to-back converter tube is reduced to nine and the new AC/AC topology composed by switching multiplexing. This topology has the characteristics of simple structure and less switching devices, and its modulation by SPWM, can be achieved with back-to-back converter with the same function. But because of the structure of nine switching converter is special, the DC bus voltage will be greater than the back-to-back converter DC side voltage is much higher, and each switch of the high flow capacity than back-to-back converter in high, this is the inherent defect of the topology. But the application of doubly fed wind power generation, defects can be transformed into advantages. Because of the high DC voltage and large capacity devices make it easier to achieve low voltage ride through excitation control. In normal working condition, and can make full use of the nine converter switching device, It does not cause waste of capacity. Therefore, the nine switch converter as a converter of doubly fed induction generator (DFIG) is more stable than back-to-back converter whether in steady state operation or under fault crossing operation.
By analyzing the principle of modulating nine switch converter, the double fed generator in the port of foreign equivalent form, which will be the equivalent of double fed wind power generation system of nine switch converter based on network side equivalent parts and machine side equivalent part, simplifies the analysis system. The d axis power grid voltage oriented synchronous rotating coordinate, respectively on the network side equivalent converter and machine side converter equivalent modeling analysis, the control strategy, combined with the modulation conditions of nine converters are modulated every part of the normal operation of the control box, and the correctness of the control strategy simulation and experimental verification of the system.
For the low voltage drop in voltage across the process, combined with a typical MW doubly fed generator of nine switch converter compared with back-to-back converter advantages in switch current capacity and DC voltage. In a simple inhibition excitation control strategy of the rotor over current under voltage by two the drop simulation verify the advantages of the nine switch converter in doubly fed induction generator low voltage ride through.

【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM46;TM614

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本文編號(hào)：1381639