直驱永磁风力发电系统低电压穿越的研究
随着化石能源的消耗和环境问题的日益凸显,能源问题受到了越来越多的关注。风能等可再生能源因其可循环利用、无污染、安全可靠等特点,近年来取得了长足的发展。伴随着风电并网电量的不断增长,风电系统与电网的穿透率越来越大。当电网发生跌落故障时,风力发电系统需要具有低电压穿越运行能力。 本文以直驱永磁风电系统的低电压穿越技术为研究对象,通过对其全功率变流器的各组成部分在电网电压跌落时的响应特性分析,选取了基于直流侧 Crowbar保护电路的低电压穿越方案进行研究,并对其进行了仿真验证。具体的研究内容如下: (1)对风力发电国内外的发展现状进行了概述,接着介绍了主流的风力发电机组,然后引出了电网电压跌落时风电系统所需的低电压穿越运行技术,并对其国内外的研究现状进行了介绍。 (2)对直驱永磁风电系统的各组成部分进行数学模型构建,所构建的数学模型包括风力机模型、永磁同步发电机模型、机侧变流器模型和网侧变流器模型4个部分。然后在所构建各部分数学模型的基础上,研究各组分的运行特性及相关控制策略,并对其控制策略进行仿真验证,为后面 PMSG低电压穿越运行技术研究奠定了基础。 (3)对电网电压跌落进行简要的介绍,然后分析了风电并网变流器的直流环节和网侧变流器环节在遭遇电网电压跌落时的响应特性,详细的分析了全功率变流器内部的电压电流变化情况,并对网侧变流器在面对不同跌落强度和持续时间的电压跌落故障时的响应特性进行仿真,为第四章低电压穿越保护措施的研究指明方向。 (4)对 PMSG风电系统的低电压穿越保护方案进行具体的研究,选取目前应用最广泛、技术最成熟的直流侧加装 Crowbar保护电路方案进行分析,对 Crowbar保护电路不同的实施方案与控制策略进行深入的探讨,并且通过仿真验证其控制效果。针对电网的无功需求选取 STATCOM模式无功补偿方案进行补偿。最后简要的介绍一下其他低电压穿越控制方案。
直驱永磁风力发电系统;低电压穿越技术;运行机制;仿真分析;性能优化
曲阜师范大学
硕士
系统分析与集成
邵汉永
2012
中文
TM315;TM301
52
2012-11-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）