本文關(guān)鍵詞：直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 風(fēng)力發(fā)電近年來發(fā)展迅猛,平均年增長率達(dá)到28%。并且,風(fēng)能電力的電網(wǎng)穿透率不斷上升。當(dāng)電網(wǎng)穿透率較高時(shí),風(fēng)力發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)故障期間退出運(yùn)行會(huì)給電網(wǎng)造成不利的影響。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)先的國家已經(jīng)相繼發(fā)布了故障穿越的定量標(biāo)準(zhǔn),要求電網(wǎng)故障時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)不脫網(wǎng)運(yùn)行,并向電網(wǎng)提供無功功率,直到故障清除,“穿越”電網(wǎng)故障時(shí)期。而在風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)中,直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以其結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)成本低、轉(zhuǎn)換效率高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),得到較快的發(fā)展。 本文主要圍繞直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越相關(guān)控制技術(shù)展開研究,對(duì)直流測(cè)過電壓保護(hù)與網(wǎng)側(cè)無功控制控制策略等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析探討,并通過仿真驗(yàn)證了理論研究成果的正確性。 首先,研究了風(fēng)力機(jī)的基本特性,分析從風(fēng)速到風(fēng)輪輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)換的原理過程,建立了風(fēng)力機(jī)的仿真模型,并對(duì)風(fēng)力機(jī)的基本特性進(jìn)行仿真,為直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越實(shí)現(xiàn)提供一部分理論基礎(chǔ)。 其次,研究了PWM變流器的數(shù)學(xué)模型,并通過對(duì)變流器能量傳輸進(jìn)行分析對(duì)背靠背雙PWM中間直流環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述。網(wǎng)側(cè)變流器采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制策略,機(jī)側(cè)變流器采用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向id=0矢量控制策略,分別建立起仿真模型,通過仿真驗(yàn)證證明所建立起來仿真模型以及控制策略的正確性,為研究直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越技術(shù)建立起良好的仿真平臺(tái)。 第三,對(duì)在電網(wǎng)電壓三相對(duì)稱跌落時(shí)直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)網(wǎng)側(cè)變流器的動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并運(yùn)用Matlab/Simulink模擬電網(wǎng)電壓跌落時(shí)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)驗(yàn)證了上述的正確性,接著描述了如果不采取措施可能對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)所造成的損害。然后詳細(xì)的介紹了基于耗能Crowbar,基于儲(chǔ)能Crowbar和基于輔助網(wǎng)側(cè)變流器三種主流的低電壓保護(hù)方案,通過對(duì)三種方案進(jìn)行仿真,對(duì)比了三種不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)的無功需求,本文提出了一種新的網(wǎng)側(cè)變流器故障時(shí)無功控制策略,仿真驗(yàn)證了控制策略的有效性。接著,提出了直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越的控制邏輯,在直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真平臺(tái)上運(yùn)用Matlab/Simulink,采用儲(chǔ)能Crowbar,故障時(shí)無功控制策略以及葉尖速比控制等策略實(shí)現(xiàn)了直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越。 最后本文分析了直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變流器在電網(wǎng)發(fā)生不平衡故障時(shí)功率傳輸特性,提出了一種基于正負(fù)序電壓分別定向矢量控制策略(PN-VOC)有效的平抑直流側(cè)母線電壓震蕩。并在直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組直流側(cè)增加能量泄放回路,通過滯環(huán)控制使直流側(cè)母線電壓偏高時(shí)泄放能量,抑制直流側(cè)過電壓。最后運(yùn)用Matlab/Simulink工具箱,對(duì)PN-VOC控制策略進(jìn)行仿真驗(yàn)證,并結(jié)合直流側(cè)能量泄放回路,實(shí)現(xiàn)直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)發(fā)生單相接地、兩相接地與兩相短路三種不對(duì)稱故障時(shí)不脫網(wǎng)運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 永磁發(fā)電機(jī) 低電壓穿越 PWM變換
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 風(fēng)力發(fā)電研究背景與意義11-12
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主要機(jī)型12-15
• 1.2.1 恒速恒頻異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)13
• 1.2.2 變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)13-14
• 1.2.3 變速恒頻直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組14-15
• 1.3 低電壓穿越技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)15-16
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真18-38
• 2.1 風(fēng)力機(jī)的建模與分析18-25
• 2.1.1 風(fēng)能的計(jì)算18
• 2.1.2 自由流場(chǎng)中的風(fēng)能18-20
• 2.1.3 風(fēng)力機(jī)的特性20-23
• 2.1.4 風(fēng)力機(jī)建模與仿真23-25
• 2.2 PWM 變流器數(shù)學(xué)模型25-28
• 2.3 中間直流環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)模型28-29
• 2.4 網(wǎng)側(cè) PWM 變換器控制策略29-33
• 2.4.1 電網(wǎng)電壓定向矢量控制29-32
• 2.4.2 網(wǎng)側(cè) PWM 變流器系統(tǒng)仿真32-33
• 2.5 機(jī)側(cè)PWM 變流器控制策略33-37
• 2.5.1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型33
• 2.5.2 永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制原理33-35
• 2.5.3 i_d=0 控制策略35-36
• 2.5.4 機(jī)側(cè) PWM 變流器仿真36-37
• 2.6 小結(jié)37-38
• 第3章 對(duì)稱電網(wǎng)故障下直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越技術(shù)研究38-57
• 3.1 電壓跌落描述38-39
• 3.2 電網(wǎng)電壓三相對(duì)稱跌落時(shí)網(wǎng)側(cè)變流器動(dòng)態(tài)分析39-42
• 3.3 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓保護(hù)策略42-48
• 3.3.1 基于耗能 Crowbar 的過電壓保護(hù)方案42-44
• 3.3.2 基于儲(chǔ)能 Crowbar 的過電壓保護(hù)方案44-46
• 3.3.3 基于輔助網(wǎng)側(cè)變流器的過電壓保護(hù)方案46-48
• 3.4 網(wǎng)側(cè)變流器提供無功支持控制策略48-50
• 3.5 其他輔助策略50-53
• 3.5.1 電壓跌落檢測(cè)方法- 瞬時(shí)電壓d- q 分解法50-52
• 3.5.2 槳距角控制52
• 3.5.3 葉尖速比控制52-53
• 3.6 直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越實(shí)現(xiàn)53-56
• 3.7 小結(jié)56-57
• 第4章 不對(duì)稱電網(wǎng)故障下直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)直流母線電壓穩(wěn)定控制57-66
• 4.1 電網(wǎng)不對(duì)稱故障時(shí)直流側(cè)母線電壓波動(dòng)機(jī)理57-59
• 4.2 電網(wǎng)正負(fù)序電壓分別定向矢量控制策略59-61
• 4.3 直流側(cè)增加能量泄放回路61-62
• 4.4 仿真研究62-65
• 4.5 小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-73
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73

【引證文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：直驅(qū)型永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：258311