【摘要】：近年來,風電容量比例逐年增加。當電網(wǎng)故障發(fā)生時,風力發(fā)電機組大規(guī)模脫網(wǎng)運行將會加劇故障程度。為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,許多國家對風場接入電網(wǎng)提出了低電壓穿越的要求。雙饋風力發(fā)電機(DFIG)具有能量利用率高、轉(zhuǎn)速可變、風機機械應力低、變流器容量及成本低等優(yōu)點,因而成為當前最為廣泛應用的風電機型之一。但同時因其變流器容量較低,并且對電網(wǎng)故障尤其是電壓跌落十分敏感,因此對低電壓穿越能力要求特別高。本文在介紹DFIG基本原理的基礎(chǔ)上,建立了其在三相靜止坐標系和同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的數(shù)學模型。分別對轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的定子磁鏈定向和網(wǎng)側(cè)變流器的電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略進行了研究,并在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型。本文重點分析了電網(wǎng)故障時DFIG的動態(tài)特性。從定子磁鏈和轉(zhuǎn)子開路電壓出發(fā),分析了各類電網(wǎng)故障對DFIG動態(tài)特性的影響。分析和比較了不同跌落程度下的同類故障,對稱故障與不對稱故障以及計及相角跳變與否時DFIG的不同動態(tài)響應。從理論上推導了故障時的動態(tài)響應,并通過仿真進行了驗證。本文還對廣泛使用的基于撬棒(Crowbar)電路的DFIG低電壓穿越策略展開了研究。主要分析了Crowbar電路電阻阻值的整定范圍,推導得出了阻值大小對于故障后穩(wěn)態(tài)下DFIG電磁轉(zhuǎn)矩和吸收無功的影響。仿真結(jié)果驗證了上述研究,為工程上選擇合適的Crowbar電路電阻阻值提供了借鑒。
[Abstract]:In recent years, the proportion of wind capacity increases year by year. When the power grid fault occurs, the large-scale de-grid operation of wind turbine will aggravate the fault degree. In order to ensure the safe and stable operation of power system, many countries put forward the requirement of low voltage traversing for wind field connecting to power grid. Doubly-fed wind turbine (DFIG) has the advantages of high energy utilization, variable rotational speed, low mechanical stress of fan, low capacity and low cost of converter, so it has become one of the most widely used wind power models. But at the same time because of its low capacity and sensitive to power network faults especially voltage sag the capacity of low voltage traversing is very high. Based on the introduction of the basic principle of DFIG, the mathematical models of DFIG in three phase stationary coordinate system and synchronous rotating coordinate system are established. The stator flux orientation of the rotor side converter and the voltage oriented vector control strategy of the grid side converter are studied, and the simulation model is built in Matlab/Simulink. In this paper, the dynamic characteristics of DFIG are analyzed. Based on stator flux chain and rotor open circuit voltage, the influence of various power grid faults on dynamic characteristics of DFIG is analyzed. The different dynamic responses of DFIG are analyzed and compared under the condition of the same kind of fault, symmetric fault and asymmetric fault, and considering the phase angle jump or not. The dynamic response of the fault is deduced theoretically and verified by simulation. The low voltage traversing strategy of DFIG based on crowbar (Crowbar) circuit is also studied in this paper. The setting range of resistance of Crowbar circuit is analyzed, and the influence of resistance value on DFIG electromagnetic torque and absorbing reactive power under steady state after failure is deduced. The simulation results verify the above research and provide a reference for selecting appropriate resistance of Crowbar circuit in engineering.
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM315

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