风电场低电压穿越技术研究
在可再生能源开发中,风力发电以可开发容量大,清洁等优点,成为电力系统中增长最快的能源。随着风力发电机组单机容量的提高和控制技术的发展,风力发电系统也从分布式能源向集中式大规模风电场发展。当电网穿透率较高时,风力发电机组在电网故障期间退出运行会给电网造成不利影响。为了使风力发电机组在电网电压瞬间跌落时仍能保持并网,电网安全运行准则要求风力发电机组具有一定的低电压运行能力。 本文主要围绕含有直驱型和双馈型风力发电机组的风电场低电压穿越技术展开研究。首先介绍了风力发电机组的发展和研究现状,以及国家对风电场接入电网的技术要求和低电压穿越要求。研究了双馈型感应风力发电系统和直驱型永磁同步风力发电系统的原理、结构,数学模型和风电场风机模型的聚合方法。针对目前大多数风电场模型只含有一种风电机组的情况,本文在MATLAB/Simulink中搭建了包含直驱型和双馈型两种风电机组的风电场模型。分析了两种风力发电系统在电网发生故障时的低电压运行特性,低电压穿越常用方法以及各种方法的限制,然后在模型中加入电压跌落发生器,对风电场模型进行了不同电压跌落深度的低电压故障仿真,比较了风电场中两种风机的低电压运行特性和风电场的响应特性。在风电场中使用串联制动电阻或静止无功补偿设备能有效提高风电场的低电压穿越能力,但在含两种风电机组的风电场中使用都存在一些局限性,因此本文通过在风电机组中增加保护电路来提高两种设备的使用效果。第一种方法是在风电场出口处接入串联制动电阻,并在双馈式风电机组转子侧增加Crowbar电路,仿真结果证明这种方法能使两种风电机组在低电压故障期间都安全运行,有效提高风电场低电压穿越能力。另一种方法是在风电场出口处接入静止同步补偿器,并在直驱式风电机组变换器直流侧加入Chopper电路,仿真结果表明静止同步补偿器能在电压跌落时迅速向系统发送无功功率,帮助系统电压恢复,这种方法能改善风电场的运行特性,有效提高风电场的低电压穿越能力。
风力发电机组;风电场;低电压穿越技术;性能测试;仿真分析
西安科技大学
硕士
电力系统及其自动化
商立群
2012
中文
TM315;TM301.4
65
2012-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）