本文關(guān)鍵詞：雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器并網(wǎng)適應(yīng)性控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變流器容量是雙饋電機的轉(zhuǎn)差率容量,具有體積小、重量輕、損耗低等特點,因此是目前國內(nèi)外市場上的主流機型。隨著風(fēng)電場規(guī)模的擴大,要求并網(wǎng)的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)必須具備低電壓穿越、抵御電網(wǎng)電壓不平衡的影響以及無功補償?shù)哪芰?即提高雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)適應(yīng)性。本文結(jié)合云南電網(wǎng)電力科學(xué)研究院“基于PSCAD的風(fēng)電機組建模技術(shù)及并網(wǎng)適應(yīng)性研究”科研項目,圍繞雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變流器控制技術(shù)進行了較為深入的研究,主要內(nèi)容如下：雙饋風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立。綜合雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)速、風(fēng)力機、雙饋感應(yīng)電機、機側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器等子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,建立了基于定子磁鏈定向的雙饋電機矢量控制策略和基于電網(wǎng)電壓定向的網(wǎng)側(cè)變流器矢量控制策略,在PSCAD環(huán)境下建立了單機仿真模型,并通過仿真進行了驗證。故障時雙饋電機暫態(tài)分析和低電壓穿越能量吸收方案。通過拉普拉斯變換,推導(dǎo)了雙饋電機在電網(wǎng)電壓跌落至零時的定、轉(zhuǎn)子故障磁鏈和故障電流解析式,分析了雙饋電機在電網(wǎng)對稱跌落時的電磁暫態(tài)特性,討論了在電網(wǎng)電壓跌落時,DFIG低電壓穿越需要解決的問題,即減小轉(zhuǎn)子故障電流來保護機側(cè)變流器,減小直流母線的過電壓來保護中間電容。從減少故障恢復(fù)時從電網(wǎng)吸收無功功率的大小和避免直流母線電壓上升的角度推導(dǎo)了Crowbar電阻的取值。在PSCAD中從添加外部電路(Crowbar電路和Chopper電路)的角度來實現(xiàn)低電壓穿越。電網(wǎng)電壓不平衡時變流器的控制策略。在正負(fù)序分量分離的基礎(chǔ)上,建立了雙饋電機在正負(fù)序坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型和瞬時功率模型,得出電網(wǎng)電壓不平衡時定子磁鏈中出現(xiàn)的負(fù)序分量是引起電磁轉(zhuǎn)矩、有功功率、無功功率脈動,轉(zhuǎn)子電流畸變,定子電流不對稱的根本原因。采用兩套控制系統(tǒng)分別控制定子電流的正負(fù)序分量,分別實現(xiàn)了機側(cè)變流器抑制定子三相電流不平衡,網(wǎng)側(cè)變流器抑制網(wǎng)側(cè)變流器輸出三相電流不平衡的控制目標(biāo),并在仿真模型中進行了驗證。風(fēng)電場建模與無功補償�？偨Y(jié)了風(fēng)電場建模的主要問題和常用的等效方法,以及風(fēng)電場集群效應(yīng)對電力系統(tǒng)的正面影響,通過比較用完全聚合法和分群等值法建立的風(fēng)電場模型得出分群等值法建立的風(fēng)電場具有較高的準(zhǔn)確性。通過改變機側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略中功率外環(huán)無功分量指令值,使DFIG機側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器具有一定的無功補償能力,同時介紹了靜止無功發(fā)生器的基本工作原理和在維持風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓穩(wěn)定性方面的作用,并通過仿真進行了驗證。
【關(guān)鍵詞】：雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 低電壓穿越 不平衡控制 風(fēng)電場建模 無功補償
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM614;TM46
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 研究的背景與意義11-12
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 雙饋風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的研究內(nèi)容15-16
• 第2章 雙饋發(fā)電機系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和控制策略16-41
• 2.1 饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16-17
• 2.2 風(fēng)力機模型的建立17-20
• 2.2.1 風(fēng)速模型的建立17-18
• 2.2.2 風(fēng)力機功率18-19
• 2.2.3 風(fēng)能利用系數(shù)19-20
• 2.3 饋發(fā)電機數(shù)學(xué)模型20-28
• 2.3.1 雙饋發(fā)電機工作原理分析20-21
• 2.3.2 DFIG的穩(wěn)態(tài)等值電路21-22
• 2.3.3 DFIG在三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型22-26
• 2.3.4 DFIG在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型26-28
• 2.4 PWM變流器數(shù)學(xué)模型28-32
• 2.4.1 網(wǎng)側(cè)變流器數(shù)學(xué)模型28-32
• 2.4.2 機側(cè)變流器數(shù)學(xué)模型32
• 2.5 機側(cè)PWM變流器矢量控制策略32-36
• 2.5.1 定子磁鏈定向控制33-35
• 2.5.2 定子磁鏈觀測35-36
• 2.6 網(wǎng)側(cè)PWM變流器矢量控制策略36-37
• 2.6.1 電網(wǎng)電壓定向控制的基本原理36
• 2.6.2 電網(wǎng)電壓定向控制36-37
• 2.7 仿真分析37-40
• 2.8 本章小結(jié)40-41
• 第3章 電網(wǎng)對稱跌落下DFIG的低電壓穿越技術(shù)41-61
• 3.1 低電壓穿越標(biāo)準(zhǔn)41-42
• 3.2 DFIG的電磁暫態(tài)特性分析42-50
• 3.2.1 電網(wǎng)故障下DFIG的定子暫態(tài)電流43-47
• 3.2.2 電網(wǎng)故障下DFIG的轉(zhuǎn)子暫態(tài)電流47-48
• 3.2.3 解析式與仿真模型對比驗證48-50
• 3.3 低電壓穿越技術(shù)實現(xiàn)方案50-52
• 3.3.1 機側(cè)變流器過流保護——Crowbar電路51-52
• 3.3.2 直流電容過壓保護——Chopper電路52
• 3.4 Crowbar電阻的選取52-58
• 3.4.1 Crowbar耗能電阻的影響52-53
• 3.4.2 Crowbar耗能電阻取值范圍53-56
• 3.4.3 選取Crowbar電阻56-58
• 3.5 仿真分析58-60
• 3.6 本章小節(jié)60-61
• 第4章 電網(wǎng)電壓不平衡條件下DFIG的控制技術(shù)61-74
• 4.1 電網(wǎng)電壓不平衡對雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的影響61-62
• 4.2 DFIG在電網(wǎng)電壓不平衡條件下的數(shù)學(xué)模型62-65
• 4.3 DFIG在電網(wǎng)電壓不平衡條件下的瞬時功率模型65-68
• 4.4 電網(wǎng)電壓不平衡條件下機側(cè)變流器的控制策略68-70
• 4.5 電網(wǎng)電壓不平衡條件下網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略70-73
• 4.6 本章小結(jié)73-74
• 第5章 風(fēng)電場等值建模與無功補償研究74-90
• 5.1 風(fēng)電場建模74-81
• 5.1.1 風(fēng)電場建模的主要問題74-75
• 5.1.2 風(fēng)電場的集群效應(yīng)75
• 5.1.3 風(fēng)電場的等值建模方法75-78
• 5.1.4 風(fēng)電場仿真分析78-81
• 5.2 風(fēng)電場并網(wǎng)對電壓穩(wěn)定性的影響81-82
• 5.3 無功補償控制策略82-85
• 5.3.1 機側(cè)變流器無功補償82-83
• 5.3.2 網(wǎng)側(cè)變流器無功補償83-85
• 5.4 靜止無功發(fā)生器SVG85-89
• 5.4.1 SVG的工作原理86-87
• 5.4.2 SVG的控制策略87-88
• 5.4.3 SVG的仿真分析88-89
• 5.5 本章小結(jié)89-90
• 結(jié)論90-91
• 致謝91-92
• 參考文獻(xiàn)92-96
• 附錄96-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目99

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