直驱风电并网变流器低电压穿越技术研究

【摘要】： 本文研究对象为直驱型风力发电并网变流器,主要研究电网电压跌落情况下变流器的控制策略,并对其进行仿真验证。主要包括以下内容： 第一,基础理论研究：分析了三相电压型PWM整流器的基本原理及在三相静止坐标系及同步旋转坐标系下的数学模型；分析了永磁同步发电机基本原理及在两相旋转坐标系下的数学模型。 第二,对直驱型并网变流器网侧及机侧控制策略进行了分析与总结,重点论述了网侧变流器电压定向双闭环控制方法,机侧变流器零d轴电流控制方法；分析了低电压穿越期间中间直流卸荷支路的不同控制策略、网侧变流器工作在无功支持工况控制策略及主动卸荷方式下机侧网侧协调控制策略。 第三,搭建了功率等级为1MW的永磁同步电机“背靠背”双PWM整流器Matlab仿真模型,验证网侧、机侧控制策略,并在此模型上仿真验证中间直流卸荷支路三种控制策略及机侧网侧协调控制策略。 最后,实际研制了基于阻抗形式的电压跌落发生装置,并配合实验室100kW双馈电机平台进行了双馈变流器低电压穿越相关实验验证。 【关键词】：风力发电 直驱 低电压穿越 PWM整流器
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM461
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 国内外风电产业发展概况10
• 1.2 风力发电并网变流机组发展概况10-13
• 1.2.1 速度控制技术发展概况10-12
• 1.2.2 功率控制技术发展概况12-13
• 1.3 低电压穿越技术介绍及发展现状13-15
• 1.4 论文选题背景、意义及主要研究内容15-16
• 2 直驱风电并网变流器控制策略研究16-31
• 2.1 概述16-18
• 2.1.1 直驱风电全功率并网变流器概述16-17
• 2.1.2 风机的功率特性17-18
• 2.2 PWM变流器数学模型18-22
• 2.2.1 静止坐标系数学模型19-21
• 2.2.2 同步旋转坐标系数学模型21-22
• 2.3 网侧及机侧PWM变流器控制策略22-26
• 2.3.1 网侧PWM变流器控制策略23-24
• 2.3.2 机侧PWM变流器控制策略24-26
• 2.3.2.1 永磁同步电机数学模型24-25
• 2.3.2.2 零d轴电流控制25-26
• 2.4 低电压穿越技术网侧及机侧控制策略26-30
• 2.4.1 直流侧卸荷电路工作原理27-28
• 2.4.2 网侧变流器低电压穿越期间无功控制策略28-29
• 2.4.3 机侧网侧变流器协调控制策略29-30
• 2.5 小结30-31
• 3 直驱变流器低电压穿越技术仿真研究31-45
• 3.1 直驱型风电变流器整体仿真模型搭建31-36
• 3.2 中间直流侧卸荷支路控制策略仿真及比较36-41
• 3.2.1 中间电压波动滞环控制方法36-38
• 3.2.2 中间电压波动PI调节控制方法38-39
• 3.2.3 中间电压波动双重条件控制方法39-41
• 3.3 机侧网侧协调控制方法41-43
• 3.4 小结43-45
• 4 电压跌落发生装置研制及实验45-51
• 4.1 几种常见VSG比较45-47
• 4.1.1 基于阻抗形式实现的VSG45-46
• 4.1.2 基于变压器形式实现的VSG46
• 4.1.3 基于电力电子变换形式实现的VSG46-47
• 4.2 基于阻抗形式实现的VSG的研制47-50
• 4.2.1 工作原理47-48
• 4.2.2 关键参数选择48-49
• 4.2.3 实验验证49-50
• 4.3 小结50-51
• 5 结论51-52
• 参考文献52-53
• 作者简历53-55
• 学位论文数据集55

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