电网故障下全功率型风电机组暂态穿越研究

【摘要】：随着风力发电并网容量的迅猛增加，电网故障时风电机组的运行特性已经影响到电力系统的安全稳定性，如何优化风电机组在电网故障时的暂态响应，满足不断发展的电网准则的要求，是解决风电―并网难‖必须研究的课题。本论文以全功率型风电系统为研究对象，主要分析在电网故障发生和恢复的暂态过程中并网点电压突变对其造成的冲击，并提出控制优化策略。 本文首先介绍了全功率型风电系统的基本结构和工作原理，建立了网侧变换器的数学模型。然后结合网侧变换器的典型控制系统以及锁相环的动态响应特性，分析了电网对称故障下并网点电压相位突变造成的风电系统暂态不可控性，改进了同步信号检测技术，引入了基于同步误差前馈的控制方法。分析了不对称故障下对网侧变换器进行负序分量控制以及快速定向于正序同步信号的必要性，介绍了基于正、负序信号分离的正序同步信号提取方式，在此基础上在控制系统中引入了正、负序同步误差前馈。最后，对于全功率型风电系统的过电压穿越能力进行了研究，分析了电网故障恢复时风机并网点发生过电压的机理，研究了不同过电压程度下风电系统的暂态响应过程和最终稳定状态，并提出了应对过电压的运行策略。在MATLAB/SIMUlink中搭建了2MW的全功率型风电系统模型，对以上分析结果和改善策略进行了仿真验证。 【关键词】：风力发电 全功率型风电机组 电网准则 电网电压相位检测 过电压穿越
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 风力发电技术概述9-10
• 1.3 电网故障下风机的穿越运行10-11
• 1.4 论文的主要研究内容11-13
• 2 全功率型风电机组并网变换器数学模型及控制策略13-18
• 2.1 网侧变换器的数学模型13-16
• 2.2 网侧变换器的控制策略16-17
• 2.3 本章小结17-18
• 3 电网对称故障下全功率型风电机组的暂态可控性研究18-35
• 3.1 全功率型风电机组网侧变换器暂态可控性分析18-24
• 3.2 全功率型风电机组网侧变换器暂态可控性的优化策略24-29
• 3.3 仿真验证29-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 电网不对称故障下风机网侧变换器的同步定向研究35-50
• 4.1 基于正、负序电流调节器的网侧变换器典型控制系统35-37
• 4.2 电网电压正、负序分量相位提取37-45
• 4.3 基于正、负序同步误差前馈的暂态控制方式45-48
• 4.4 本章小结48-50
• 5 电网故障恢复过电压下全功率型风电机组的暂态穿越50-57
• 5.1 电网故障恢复过电压的发生机理50-51
• 5.2 并网点过电压下全功率型风电机组的暂态响应分析51-55
• 5.3 电网故障过电压下全功率型风电机组的控制策略55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 6 总结与展望57-59
• 6.1 全文总结57
• 6.2 课题展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-63

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