首页 > 学术论文

基于双馈感应发电机的风电系统故障穿越能力研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 18:55:46
热度:

基于双馈感应发电机的风电系统故障穿越能力研究【摘要】:随着风电装机容量的不断增加,风电系统与电网之间的相互影响也越来越大,其中风电系统的故障穿越能力成为影响电网安全稳定运行的重要因

【摘要】:随着风电装机容量的不断增加,风电系统与电网之间的相互影响也越来越大,其中风电系统的故障穿越能力成为影响电网安全稳定运行的重要因素之一。本文重点研究了双馈风电系统的故障穿越能力,包括低电压穿越能力(LVRT)和高电压穿越能力(HVRT)。低电压穿越能力方面主要从风电系统实现不间断运行和提供无功支持两个角度进行研究,高电压穿越能力方面主要从电网电压升高后风机的暂态过程及应对措施角度进行研究。 分析了双馈感应发电机(DFIG)的基本原理,建立了DFIG三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的数学模型,并分析了转子侧变流器定子磁链定向控制策略;建立了DFIG网侧变流器的数学模型并分析了网侧变流器电网电压定向控制策略;建立了DFIG直流母线的数学模型。 电网电压跌落时双馈风电系统需要保持并网运行,为此,首先分析了电压跌落时风机的暂态过程,然后对常规Crowbar保护电路进行了仿真分析,结果表明Crowbar投入后风机将异步运行并吸收大量无功功率,尤其是故障恢复期间,DFIG异步运行不利于系统的迅速恢复,而且Crowbar不能直接有效地抑制直流侧过电压。针对常规Crowbar保护电路的不足,提出组合保护方案(CPS)及相应的控制策略。仿真分析表明,电网电压跌落时,CPS能够有效的降低DFIG转子侧过电流及抑制直流侧过电压,实现了DFIG的不间断运行,同时相比常规Crowbar保护电路,CPS减少了故障恢复期间风机吸收的无功功率,更利于系统恢复。CPS提高了双馈风电系统的低电压穿越能力。 电网电压跌落时双馈风电系统需要向电网提供无功功率,本文在分析风机网侧变流器无功特性和STATCOM基本原理的基础上,提出一种无功支持策略,即电压跌落期间网侧变流器和STATCOM共同向电网提供无功功率,支持电网恢复。仿真研究表明,风电系统采用该无功支持策略后,故障期间风电场并网点电压有所提升,改善了风电系统的暂态电压稳定性;同时故障期间风电场输出了更多的有功功率,减小了有功输出降低引起的系统潮流变化。该无功支持策略在发挥风电机组无功支持作用的同时又借助了STATCOM的力量,提高了风电系统的低电压穿越能力。 风电机组的高电压穿越能力同样影响着系统的安全稳定运行。分析了风电场电压升高的原因和世界主要国家的高电压穿越标准,然后对电压升高后风机的暂态过程和应对措施进行了理论和仿真分析,其结果是:电网电压升高后定子磁链会产生强制分量和随时间衰减的直流分量,同时引起风机转子侧过电流以及直流侧过电压,危及到转子侧变流器和直流侧电容的安全;电压升高时风机有功输出只是发生小幅度的波动,不同于电压跌落时明显降低的情况,风机仍然可以提供相对稳定的有功输出;仿真研究表明组合保护方案(CPS)可以提高双馈风机的高电压穿越能力。 【关键词】:双馈风电系统 低电压穿越 组合保护方案 无功支持 高电压穿越
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM614
【目录】:
  • 摘要5-7
  • Abstract7-12
  • 第1章 绪论12-19
  • 1.1 课题研究的背景及意义12-14
  • 1.1.1 课题研究背景12-13
  • 1.1.2 课题研究意义13-14
  • 1.2 风力发电的现状与前景14-16
  • 1.2.1 世界风力发电的现状与前景14-15
  • 1.2.2 我国风力发电的现状与前景15-16
  • 1.3 课题研究现状16-17
  • 1.3.1 低电压穿越的研究现状16-17
  • 1.3.2 高电压穿越的研究现状17
  • 1.4 本文研究的主要内容17-19
  • 第2章 双馈风电机组的基本原理和数学模型19-30
  • 2.1 引言19
  • 2.2 风力机的数学模型19
  • 2.3 双馈感应发电机的基本原理19-21
  • 2.3.1 双馈感应发电机基本结构19-20
  • 2.3.2 双馈感应发电机的运行原理20-21
  • 2.4 双馈风机的数学模型及控制策略21-29
  • 2.4.1 三相静止坐标系下双馈风机的数学模型21-23
  • 2.4.2 两相同步旋转坐标系下双馈风机的数学模型23-24
  • 2.4.3 转子侧变流器的控制策略24-26
  • 2.4.4 网侧变流器的数学模型及控制策略26-28
  • 2.4.5 直流母线的数学模型28-29
  • 2.5 本章小结29-30
  • 第3章 电网电压跌落时双馈风机自我保护的实现30-42
  • 3.1 引言30
  • 3.2 电网电压跌落时双馈风机暂态过程分析30-32
  • 3.2.1 定子磁链分析30-32
  • 3.2.2 转子侧电流分析32
  • 3.2.3 转子侧电压分析32
  • 3.3 常规 Crowbar 保护电路的仿真及分析32-35
  • 3.3.1 常规 Crowbar 保护电路的控制策略32-33
  • 3.3.2 仿真分析33-35
  • 3.4 组合保护方案及其仿真分析35-41
  • 3.4.1 组合保护方案的结构及其控制策略36-37
  • 3.4.2 电阻取值的参考范围37-38
  • 3.4.3 仿真分析38-41
  • 3.5 本章小结41-42
  • 第4章 电网电压跌落时双馈风电系统无功支持策略42-51
  • 4.1 引言42
  • 4.2 网侧变流器无功特性分析及其无功支持策略42-44
  • 4.2.1 电网电压跌落时网侧变流器无功特性分析42-43
  • 4.2.2 网侧变流器的无功支持策略43-44
  • 4.3 STATCOM 的工作原理和控制策略44-47
  • 4.3.1 STATCOM 应用于风电场的必要性44-45
  • 4.3.2 STATCOM 的工作原理45-46
  • 4.3.3 STATCOM 的数学模型和控制策略46-47
  • 4.4 电网电压跌落期间风电系统的无功支持策略47-48
  • 4.5 仿真分析48-50
  • 4.6 本章小结50-51
  • 第5章 双馈风电机组高电压穿越能力分析51-61
  • 5.1 引言51
  • 5.2 风电场电压升高原因及高电压穿越标准分析51-54
  • 5.2.1 高电压导致风电机组脱网实例分析51-52
  • 5.2.2 风电场电压升高原因分析52-53
  • 5.2.3 高电压穿越标准分析53-54
  • 5.3 电网电压升高时双馈风机暂态过程分析54-56
  • 5.3.1 定子磁链分析54-55
  • 5.3.2 直流侧电压分析55-56
  • 5.4 仿真分析56-58
  • 5.5 电网电压升高时双馈风机的自我保护58-60
  • 5.5.1 风机自我保护的实现58
  • 5.5.2 仿真分析58-60
  • 5.6 本章小结60-61
  • 第6章 结论与展望61-63
  • 参考文献63-66
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果66-67
  • 致谢67


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

双馈风力发电机组撬棒电路保护技术的研究    杜强;张惠娟;张同庆;

H桥级联多电平STATCOM在风电场中的应用    张培远;王殿俊;刘晓雷;李静;

基于动态电压调节的风电场低压穿越设备研制    郑海涛;魏应冬;姜齐荣;洪芦诚;

电网电压骤降故障下双馈风力发电机建模与控制    胡家兵;孙丹;贺益康;赵仁德;

采用串联网侧变换器的DFIG风电系统低电压穿越控制    姚骏;廖勇;李辉;

风电机组脱网原因及对策分析    李丹;贾琳;许晓菲;王蓓;王宁;谢旭;

电网电压骤升故障下双馈风力发电机变阻尼控制策略    谢震;张兴;宋海华;杨淑英;曹仁贤;

集成SMES和CS-SGSC的双馈型风力发电系统    郭文勇;肖立业;戴少涛;

风电场对电网继电保护的影响    文玉玲;晁勤;吐尔逊·依布拉音;

双馈风力发电机在不同电网故障下的动态响应仿真研究    王晓兰;孙万义;

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

适用于电网电压小幅下降的双馈电机励磁控制仿真研究    臧晓笛;马伯乐;

三相电压型PWM整流器及其控制策略的仿真    李大虎;石新春;

不对称故障下双馈风力发电系统网侧变流器的控制方法    喻冲;宋平岗;刘鹏;李辉;

电网电压严重不对称或零电压时DFIG风电机组不间断运行的实现    徐凤星;佘岳;刘连根;蒋耀生;刘志星;刘鹏飞;

几种双馈式变速恒频风电机组低电压穿越技术对比分析    臧晓笛;

风电场不同控制策略对电网电压稳定影响的分析    薛尚青;蔡金锭;

双馈感应风电机组建模控制仿真    张帆;李国庆;张宇阳;张万林;

电网不平衡状态下风电机组运行控制中电压同步信号的检测    周鹏;贺益康;胡家兵;

基于Matlab与遗传算法的风电容量    李凤婷;晁勤;

一种双馈感应风力发电机低电压穿越的控制策略    蔚兰;陈国呈;宋小亮;曹大鹏;吴国祥;

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;

风电场接入电力系统接入点的选择    谷峰;

双馈风电机组机端电压控制策略研究    赵广宇;

基于选择不同暂态阻抗的分布式电源接入容量分析    盛方正;周宇栋;陈之琛;

大规模集群风电接入电网电能质量问题探讨    郑伟;何世恩;智勇;靳丹;拜润卿;

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究    撖奥洋

双馈风力发电系统中双变流器优化联合控制    贾俊川

分布式并网发电系统低电压穿越问题的若干关键技术研究    蔚兰

大规模风电场群联网的源网协调性研究    崔杨

内蒙古电网大规模风电入网的运行分析及调度方案设计    侯佑华

采用串联网侧变换器的双馈异步风力发电系统运行和控制策略研究    李辉

省级调度中心风电场调度管理技术支持系统关键问题研究    白永祥

双馈风电机组的暂态行为及其对电力系统稳定性影响    郝正航

双馈风力发电系统低电压穿越关键技术研究    程孟增

考虑风速随机性的风电场电压相关问题的研究    周志飞

风电场动态无功补偿方案设计    冯凯辉

双馈型变速恒频风力发电机转子侧变流器控制技术研究    徐凤星

新能源分布式发电系统并网逆变技术研究    曾嵘

双馈异步风力发电系统改进直接功率控制策略研究    尚磊

双馈异步风电机组低电压穿越控制策略的研究    钱叶牛

大规模双馈型风电场异常脱网特性分析    孟磊

含风电场的电力系统小干扰稳定性分析    刘小林

风力发电系统变桨距的控制    王庆

分布式发电系统的优化配置问题研究    陈彩虹

基于神经网络的STATCOM非线性鲁棒逆推设计    刘恩东,井元伟,王珂,张嗣瀛

三相电压型PWM整流器无电流传感器控制策略研究    毛鸿,吴兆麟,王毅,刘树林

提高PWM整流器抗负载扰动性能研究    赵仁德,贺益康,刘其辉

风电机组低电压穿越功能及其应用    关宏亮;赵海翔;王伟胜;戴慧珠;杨以涵;

基于模糊控制的风光互补能源系统    计长安;张秀彬;赵兴勇;吴浩;曾国辉;

电压源换相高压直流输电改善异步发电机风电场暂态电压稳定性的研究    魏晓光;迟永宁;魏晓云;汤广福;

单位功率因数PWM整流器双闭环PI调节器设计    赵振波,李和明

基于MATLAB的风力异步发电机动态仿真    王建生

电网对称故障下基于active crowbar双馈发电机控制    张学广;徐殿国;

电网对称故障时双馈感应发电机低电压穿越控制    蔚兰;陈国呈;曹大鹏;吴国祥;

基于状态空间理论的PWM逆变电源控制技术研究    彭力

用于UPFC的串、并联双变流器控制策略研究    朱鹏程

双馈感应风力发电机特殊运行工况下励磁控制策略的研究    向大为

适合于变速恒频双馈感应发电机的Crowbar对比分析    李建林;赵栋利;李亚西;许洪华;

双馈感应式风力发电机的电压跌落响应分析    李梅;李建林;赵斌;许洪华;

双馈风力发电机组撬棒电路保护技术的研究    杜强;张惠娟;张同庆;

基于改进d-q-0变换的UPQC中串联变流器研究    伏松平;高沁翔;于伟伟;

矩阵式变换器在非正常工况下的补偿控制    孙凯;黄立培;松濑贡规;

基于超导磁储能的变速恒频风力发电机励磁系统    石晶;唐跃进;陈磊;睢鑫;翟世涛;任丽;李敬东;程时杰;

双馈风力发电机低电压穿越控制策略研究    刘峰;任永峰;徐少华;牛海伟;

变速恒频双馈风力发电机并网控制    熊山;黄守道;黄科元;肖磊;陈自强;谭健;

基于动态相量法的双馈异步发电机建模与仿真    张鹏;王语园;熊学友;周碧英;张凤;

双馈风电机组短路特性及对保护整定的影响    苏常胜;李凤婷;武宇平;

基于Crowbar电路的双馈感应式发电系统低电压穿越特性研究    李建林;朱颖;许洪华;

双馈感应风力发电机组建模及其对无功的调节    王茂春;严干贵;崔杨;吴学鹏;

三相单位功率因数变流器滑模变结构控制    郑颖楠;傅诚;杨晓波;

基于IGBT的磁悬浮列车车载变流器散热器的设计    池浦田;李崇坚;朱春毅;唐磊;兰志明;

双馈风电机组接入地区电网后的电压稳定分析    宋伟伟;李强;袁越;

双馈变速风电机组低电压穿越控制    魏林君;迟永宁;赵建国;王伟胜;

ABB ACS800系列和Siemens 6SE70系列工程型变流器的比较研究    朱安远;

电网电压跌落时双馈感应风电机组联网运行分析及实证研究    严干贵;周志强;穆钢;王晓波;郑太一;崔杨;董存;

直驱永磁同步风电系统低电压穿越的研究    杨晓萍;段先锋;冯帆;

基于PSCAD的电流型超导磁储能对电力系统稳定性的分析研究    张巍;向铁元;彭晓涛;宋旭东;

国内首套1兆瓦再生制动回馈变流器成功投运    记者 贾耀钟 通讯员 朱选杰

“训风”领域试比高    刘一丹

金风科技引进变流器模块技术    本报记者 李瞧

国电1.5兆瓦风机变流器在保下线    记者 谢辉

突破电网适应性瓶颈国内首台5兆瓦风电变流器亮相    本报记者 马亮

IR新型变流器用芯片组投放市场    文宇

江苏大全研发2兆瓦风电变流器    胡圣海

本地化进程加速 Converteam携5兆瓦变流器抢滩中国    本报记者 马亮

株洲所完成一国家863项目    通讯员 雷新安

大全2兆瓦级永磁直驱风力发电变流器通过鉴定    通讯员 胡圣海

双馈感应风力发电机控制系统关键技术研究    高乐

低速永磁直驱风力发电变流器若干关键技术研究    杨恩星

双馈风力发电系统中双变流器优化联合控制    贾俊川

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

兆瓦级双馈式三电平风电变流器关键技术研究    李渊

永磁同步直驱型全功率风机变流器及其控制    汪令祥

双馈型风力发电机在电网故障和不平衡条件下控制技术研究    胡胜

基于LCL滤波器的三相三线并网变流器若干关键技术研究    仇志凌

DC-DC变流器的柔性变拓扑研究    陈威

变速恒频双馈风电机组动态模型及并网控制策略的研究    李晶

风电变流器网侧电压跌落分析及其控制策略的研究    任其广

基于双馈感应发电机的风电系统故障穿越能力研究    杜宝星

双馈感应风力发电机低压穿越技术的研究    韩萌

直驱同步风力发电变流器控制研究    刘继宗

双馈式风力发电系统网侧变流器的控制研究    张宇锟

风力发电机组变流器技术的研究    侯李祥

小型单相并网风力发电变流器的研究    冯其塔

牵引变流器故障诊断的研究    刘玲

双馈感应发电机电压跌落故障分析    韩伟峰

风力发电并网侧T型滤波器的设计及控制策略研究    邢介宇