直驱型风电系统LVRT技术研究

【摘要】：随着风电产业的大力发展，风电机组技术显然提升。与双馈风力发电系统相比，直驱永磁风力发电系统定子侧与电网之间采用全功率变流器相连，电网与发电机之间的相互影响较小，且变速运行的范围较大。又因为直驱永磁风力发电系统无齿轮箱，减少了传动系统部件，利用风能的效率较高，系统的可靠性提高。直驱型风电机组比例逐步提高。电网故障时，大规模的风电机组切除令电网在发生故障后又一次对电网稳定产生冲击，甚至导致电网崩溃。所以研究直驱型风电系统的低电压穿越（LVRT）能力在保证电网整体的稳定性方面十分必要。 首先，对直驱型风电系统各个部分进行分析和建模，包含风轮机、传动机构、永磁同步发电机和网侧变流器。对直驱型风力发电机在三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的数学模型进行搭建，对机侧变流器采用零d轴电流控制实现解耦控制有功和无功，对网侧变流器采用电网基于电压定向的矢量控制技术，并分析和建模。 其次，根据国家对电网低电压运行的各项规定和标准，研究直驱型风电系统低电压穿越的多种策略。首先对网侧变流器双闭环控制策略结合直流侧卸荷电路进行分析和建模，在电网发生单相短路、两相短路接地以及三相短路的情况下分别对永磁同步发电系统（PMSG）系统进行了仿真分析研究。另外对增加网侧无功补偿电路和定子侧增加旁路电阻两种情况分别进行仿真分析。 最后，针对电网对无功控制和低电压穿越能力的技术要求，查阅大量参考文献之后，采用了一种改进型控制方法，该方法通过永磁直驱风电机组机侧变流器改变发电机负载转矩实现最大风能利用，配合直流侧卸荷电路的条件下，在深度电网故障时，通过网侧变流器运行于无功优先输出模式的控制策略与网侧增加的新型无功补偿电路结合，通过控制可关断器件的通断，实现快速平滑调节电网的无功，提高风电系统的低电压穿越能力。仿真结果表明所采用方案能保证深度电网故障时，各电量值更快速、平稳、平滑过渡，保护风电设备安全，有效提高了PMSG系统的无功补偿和低电压穿越能力。 【关键词】：深度电网故障 卸荷电路 最大功率追踪 无功补偿 定子侧保护电路
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 国内外发展现状11-14
• 1.3 主要风力发电机组类型14-15
• 1.3.1 双馈式异步风力发电机组14-15
• 1.3.2 直驱式永磁同步风力发电机组15
• 1.4 LVRT 的研究现状15-18
• 1.5 本文的主要内容18-20
• 第二章 直驱式风力发电系统建模20-36
• 2.1 直驱型风力发电系统的总体结构20
• 2.2 直驱型风力发电系统各个部件的数学模型20-24
• 2.2.1 风速模型20-22
• 2.2.2 风力机模型22-24
• 2.3 直驱风电全功率并网变流器概述24-25
• 2.4 SVPWM 快速算法25-27
• 2.5 永磁同步发电机模型27-34
• 2.5.1 静止坐标数学模型28-29
• 2.5.2 同步旋转坐标系数学模型29-30
• 2.5.3 传动系统模型30
• 2.5.4 变流器模型30-34
• 2.6 本章小结34-36
• 第三章 变流器控制原理36-44
• 3.1 直驱型风电系统的运行特性分析36
• 3.2 机侧变流器的控制策略36-39
• 3.2.1 最大风能捕获36-37
• 3.2.2 恒风速下的控制策略37-39
• 3.3 网侧变流器控制原理39-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 PMSG 低电压运行响应特性与仿真分析44-62
• 4.1 电压跌落的概念和穿越方法44
• 4.2 直流侧卸荷电路工作原理44-45
• 4.3 定子侧增加旁路电阻45-46
• 4.4 单相接地短路故障下 PMSG 电压跌落特性及分析46-50
• 4.5 两相短路接地故障下 PMSG 电压跌落特性及分析50-52
• 4.6 三相短路故障下 PMSG 传统控制策略低电压穿越仿真分析52-55
• 4.7 改进的低电压穿越控制策略55-61
• 4.7.1 网侧无功补偿电路55-56
• 4.7.2 网侧无功优先输出与无功补偿器的控制策略56-61
• 4.8 本章小结61-62
• 第五章 结论与展望62-64
• 5.1 结论62
• 5.2 展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 附录70-71
• 攻读学位期间发表的学术论文目录71-72

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

Current Source Converter based Wind Energy Conversion Systems    Samir Kouro;

一种基于Z源逆变器的PMSG低电压穿越控制方法    周皓;屈克庆;邢月红;丁佐进;

基于永磁同步风力发电机并网系统的低电压穿越方法    屈克庆;丁佐进;邢月红;

基于滑模控制理论的STATCOM无功补偿控制策略研究    单翀皞;王奔;陈丹;钱碧甫;张喜海;

PMSG无功控制和低电压穿越能力的研究    刘胜文;包广清;范少伟;

我国可再生能源发展现状和前景展望    韩芳;

1MW直驱风力发电系统建模与仿真研究    董琳琅;王永;

风场低电压穿越能力优化设计    赵璐璐;谢桦;乔颖;

直驱风电系统低电压运行特性研究    郑荣美;朱凌;

补偿配电网电压不平衡的静止同步补偿器控制方法研究    罗安;欧剑波;唐杰;荣飞;

基于微处理器的风力发电机综合优化控制策略    许磊;张磊;蒋苗苗;金立军;

基于柔性直流输电的风电场并网故障穿越协调控制策略    李琦;宋强;刘文华;饶宏;许树楷;黎小林;

浅析承德电网并网风电电压异常波动    袁绍军;周翠霞;邢劲;潘立巍;

直驱永磁风力发电系统箝位式三电平变流器的控制和仿真    李翀;王明渝;

矢量控制法在小型永磁同步风力发电系统中的应用    赵鹏;栗文义;郑日红;闫志海;邹广宇;

基于永磁同步风力发电机并网系统的低电压穿越方法    屈克庆;丁佐进;邢月红;

计及风速扰动的含风电场电力系统相关性分析研究    孙琦;尤红丽;辛鹏;王斯琦;

基于风速预测的双馈风力发电机组变桨距协调控制    刘云久;王冰;张一鸣;

建筑物表面接收太阳辐射量的计算分析    吴兴应;易兵;陈文;

双馈感应风电机功率平滑控制与改善电网频率的研究    陈波;吴政球;谭勋琼;唐民富;

Enhanced Model Reference Adaptive Backstepping Control of Permanent Magnet Synchronous Generator Equipped Wind Energy Conversion System with Stator Parameters Varying    

基于储能的直驱风电系统低电压穿越控制策略    张坤;陆继明;毛承雄;王丹;

美国可再生能源发电规划及其对中国的影响    丁正洋;马小军;

飞轮辅助永磁直驱风电系统不对称电网故障穿越控制    姚骏;刘奥林;李清;陈知前;杜红彪;

风电机组低电压穿越能力对风火打捆直流外送系统的影响    周玲;宋晓芳;常康;李吉晨;

风力发电机组控制系统关键技术研究    任海军

风力发电机组控制策略优化与实验平台研究    刘军

分布式电源故障特性分析及微电网保护原理的研究    金强

永磁开关磁链电机结构与控制的研究    汪昱

双馈感应风力发电机控制系统关键技术研究    高乐

风力发电与光伏发电系统小干扰稳定研究    黄汉奇

大型工业企业智能电网构建研究    黎春湦

变速风电机组风电场并网的系统电压稳定性研究    李先奇

电除尘器顶部振打控制系统研究    王涌

风力发电系统中链式STATCOM关键技术    刘钊

风电机组变桨距实验平台数字物理混合设计及仿真    杨先有

钒液流储能电池建模及其平抑风电波动研究    唐志伟

微电网综合控制策略的研究    牟晓春

直驱式风力发电机的建模与并网仿真分析    董桐宇

光伏并网变流器损耗分析与优化设计    刘瑶

基于虚拟同步发电机的光伏并网发电控制研究    王思耕

直驱风力发电系统变流器控制系统的研究    王海涛

考虑不平衡补偿的STATCOM控制策略的研究    杨大业

政策工具视角下的中国风电产业政策文本内容分析    程啸天

双馈风力发电机变桨与变速协调控制    张树鑫

双馈式感应风力发电机组建模及其控制研究    尹明;李庚银;赵辉;张岳;张建成;

含风电配网系统电压稳定控制技术研究    毛学魁;王伟;

不同风电机组的低电压穿越能力分析    邢文琦;晁勤;

电网电压跌落对永磁同步电机风电系统的影响    张磊;梅柏杉;

一种基于Z源逆变器的PMSG低电压穿越控制方法    周皓;屈克庆;邢月红;丁佐进;

基于永磁同步风力发电机并网系统的低电压穿越方法    屈克庆;丁佐进;邢月红;

基于电压源逆变器的微电网控制策略    纪明伟;张兴;杨淑英;

储能型直驱永磁同步风力发电控制系统    王文亮;葛宝明;毕大强;

基于滑模控制理论的STATCOM无功补偿控制策略研究    单翀皞;王奔;陈丹;钱碧甫;张喜海;

电网故障下直驱式风电机组建模与控制仿真研究    蔺红;晁勤;

柔性交流输电系统中电力电子装置运行特性分析及实验研究    刘黎明

含静止无功补偿器的电力系统非线性协调滑模控制研究    杜继伟

基于PSCAD的永磁直驱风力发电系统最大风能追踪研究    蔡国营

用于风电系统的关键元件    Bertram Schott;

小型风电系统MPPT控制算法的研究    李绍武;

试论风电系统中的电压波动及抑制措施    张震;曹增杰;

风电系统参数空间分岔边界的非线性解析表达    马幼捷;问虎龙;周雪松;李季;杨海珊;刘进华;

基于同伦函数的风电系统频率稳定特征值分析    伍济开;江辉;彭建春;

电网电压跌落对永磁同步电机风电系统的影响    张磊;梅柏杉;

风电系统的电压稳定性分析    马幼捷;杨海珊;周雪松;李季;问虎龙;

采用延拓法的风电系统稳定模型二维参数分岔边界的计算与研究    马幼捷;问虎龙;周雪松;李季;杨海珊;

小型风电系统中的永磁发电机    倪受元,林锡洲

“建”言能源——兆瓦级风电系统变流器关键技术(下)    李建林;

变速恒频双馈风电系统的建模及运行特性分析    潘庭龙;纪志成;

大规模规划建设风电刍议    武云甫;武英华;蔡南;

变速风力发电机组的运行控制    叶杭冶;贺益康;刘其辉;

适合于大功率风电系统逆变器及调制策略    李建林;胡书举;王剑飞;朱颖;

风电系统中大功率逆变器及其相应调制策略分析    谢胜利;谷海涛;

牛山岛风力发电装置在灯塔上的应用    许玲贵;陈明忠;

清华大学推出新型风力发电技术    苑国峰

双馈变速恒频风力发电技术研制成功    

风力发电系统能量优化问题的研究    耿华

直驱式风力发电变流系统拓扑及控制策略研究    李杰

电力系统动态过程刚性分布特性与柔性化仿真方法研究    常永吉

含分布式发电的电力系统分析方法研究    陈海焱

无刷双馈风力发电系统及其控制研究    杨俊华

风力发电系统用双馈感应发电机矢量控制技术研究    赵阳

大型工业企业智能电网构建研究    黎春湦

风电系统动态稳定分析与计算    王晓东

直驱型风电系统LVRT技术研究    卢沁雄

风电系统故障分析——并网型风力发电机接入点故障分析    李春兰

W公司风电系统电源开发项目风险分析及控制    朱曙毅

风蓄联合系统规划问题研究    李志恒

风电系统动态稳定性分析与仿真    丁杨斌

大型变速恒频风电系统的最大风能追踪控制研究    孙国霞

直接转矩控制策略在变速恒频风电系统中应用的研究    康红霞

含风电场的电力系统频率稳定的同伦函数分析法    伍济开

风力发电系统的变桨距控制策略研究    秦生升