双馈风力发电系统低电压穿越技术研究（可编辑）.doc

双馈风力发电系统低电压穿越技术研究 分类号: 密级 : U D C :编号 :学 位 论 文双馈风力发电系统低电压穿越技术的研究 杜 强 指导教 师姓名: 张惠娟 教授 河北工业 大学 申请学 位级别: 硕 士 学科 、专业名称 : 电气工程 论文提 交日期: 2011 年 11 月 论文 答辩日期: 2011 年 12 月学位授 予单位: 河北工业大学答辩委员 会主席:评 阅 人: 2011 年 11 月 Thesis Submitted to Hebei University of Technology for The Master Degree of Electrical Engineering STUDY ON LOW VOLTAGE RIDE THROUGH OF THE DOUBLY-FED WIND POWER SYSTEMSBy Du QiangSupervisor: Prof. Zhang HuijuanNovember 2011河北工业大 学硕士学 位论文 双馈风力发电系统 低电压穿越 技术 的研究 摘 要 随着风力机组并网发电容量的增大, 这种清洁能源所引发的事故也越来越严重。 进入 2011 年, 西北电网、 华北电网、 东北电网都相 继爆发了风力机组大规模脱网的事故。 事故 原因分析结果显示, 主要原因是绝大多数风力机组都不具备低电压穿越 能力。 本文针对目 前风力机组主力机型??双馈风力发电机组DFIG 的低电压穿越技术展开研究。 首先通过研究双馈风力发电机组及其双 PWM 控制器的 数学模型,根据传统的空间矢 量控制策略, 建立起仿真模型。 仿真分析了当 电网电压跌落时双馈电机及其控制系统各电 气量的暂态电磁反应。 通过对仿真结果的 分析总结 , 本文选择当电网电压小幅跌落时采用 不添加硬件的改进控制策略的低电压穿越技术, 当电网电压深度跌落时采用主动式 Crowbar 电路以维持双馈机组的持续并网运行。 当 电网电压小幅跌落时, 本文 深入 分析传统控制策略 缺乏 暂态控制能力的原因, 然后 分别针对网侧变流器和转子侧变流器 建立更加精确 的数学控制模型, 充分考虑到电压跌落 时的暂态过程 , 提出改进型的控制策略。 这种 控制策略通过控制变流器输出电流 对各电气 量的故障分量进行高速动态补偿,以 达到低电压穿越的目的。 当电网电压深度跌落时, 这种改进型的控制策略已经不能保证双馈风电机组的并网运 行。本文采用转子侧主动式 Crowbar 保护电路的方法 ,即当转子绕组出现过流时,迅速投 入 Crowbar 电路 , 以 快 速 衰 减 由 电 压 跌 落 引 发 的 定 子 磁 链 震 荡 和 转 子 绕 组 的 电 流 。 由 于 Crowbar 电路中电阻值过 大会 引起直流母线过电压的问题, 过小又会延长 Crowbar 电路投入 时间, 影响保护效果, 本文通过建立 Crowbar 电 路投入后 DFIG 的等效电路, 推导出撬棒电 阻取值的合理范围。 最后,本文对 其他影响 Crowbar 电路保护效果的因 素如风速、无功输 出、撬棒电阻的投切时机等 也进行深入 仿真分析。关键 词: 双馈风力发电机组,低电压穿越技 术,PWM 变流器 ,Crowbar 电路 i 双馈风力发 电系统低 电压穿越 技术的研 究 STUDY ON LOW VOLTAGE RIDE THROUGH OF THE DOUBLY-FED WIND POWER SYSTEMS ABSTRACTAs the capacity of the wind power system connected to the grid increases, this kind of clean energy’s accidents also become more and more serious. 2011 years, in the northwest grid, the North China grid, and the northeast China grid, the accidents of the widespread tripping of wind generators frequently happen, mainly because most of DFIG Doubly-fed Induction Generator have no ability of LVRT Low Voltage Ride Though.The LVRT of the DFIG is proposed in this pap