雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)特殊運(yùn)行工況下勵(lì)磁控制策略的研究.pdf

1、雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)變速恒頻運(yùn)行，具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運(yùn)行性能以及相對(duì)較小的勵(lì)磁容量，特別適用于風(fēng)力、變水頭水力發(fā)電以及抽水蓄能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。適當(dāng)?shù)膭?lì)磁控制策略是雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)優(yōu)良運(yùn)行性能的關(guān)鍵，因此對(duì)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制策略的研究一直都是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)。本論文主要針對(duì)一些特殊工況下雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制策略進(jìn)行了深入地研究。研究的主要內(nèi)容包括：電網(wǎng)故障時(shí)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)不脫網(wǎng)運(yùn)行的控制策略；雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)與無(wú)輔助在

2、線換流的晶閘管HVDC的協(xié)調(diào)控制策略以及雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)與解列控制策略等。 論文首先建立了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的空間矢量模型，利用該模型解析推導(dǎo)了雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)暫態(tài)電磁關(guān)系，并結(jié)合數(shù)值仿真對(duì)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的暫態(tài)物理過(guò)程進(jìn)行了解釋。研究結(jié)果表明：雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子電流以及電磁轉(zhuǎn)矩取決于發(fā)電機(jī)內(nèi)部的定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。其中定子磁場(chǎng)受定子外加電壓的影響，而轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)則可以通過(guò)轉(zhuǎn)子電壓進(jìn)行控制。適當(dāng)?shù)乜刂妻D(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

3、的控制。在理解電網(wǎng)短路故障時(shí)發(fā)電機(jī)的暫態(tài)物理過(guò)程的基礎(chǔ)上，提出了電網(wǎng)短路故障時(shí)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)不脫網(wǎng)運(yùn)行的勵(lì)磁控制策略。為保證故障期間雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁變頻器安全運(yùn)行，新的勵(lì)磁控制策略針對(duì)故障過(guò)程中發(fā)電機(jī)內(nèi)部電磁變量的暫態(tài)特點(diǎn)，控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁鏈(故障暫態(tài)時(shí)該磁通只通過(guò)漏磁路徑，是漏磁鏈)以抵消定子磁鏈中的“有害”分量(暫態(tài)直流分量與負(fù)序分量)對(duì)轉(zhuǎn)子側(cè)的影響，與此同時(shí)，利用定子側(cè)電阻最終對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行滅磁。實(shí)驗(yàn)和大量的系統(tǒng)仿真驗(yàn)證

4、了該控制策略的正確性，并分析了各種因素對(duì)控制效果的影響，為雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 大型海上風(fēng)電場(chǎng)是當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。論文針對(duì)海上輸電的特點(diǎn)，提出了通過(guò)無(wú)輔助在線換流的晶閘管HVDC連接大型海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的新方案，深入研究了無(wú)輔助在線換流的晶閘管HVDC與雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)的協(xié)調(diào)控制策略，并對(duì)協(xié)調(diào)控制下風(fēng)電場(chǎng)電壓和頻率調(diào)節(jié)特性以及換流站的電壓穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明：利用本文提出的協(xié)調(diào)控制

5、策略，在滿足晶閘管換流站在線換流要求的前提下，可以實(shí)現(xiàn)雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)跟蹤最大風(fēng)能變速穩(wěn)定運(yùn)行。論文的研究為海上或遠(yuǎn)距離風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)提供一種技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)越的新方案，為解決大型海上或遠(yuǎn)距離風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)技術(shù)提供理論依據(jù)。 論文最后對(duì)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)及解列的控制策略進(jìn)行了研究，提出了兩種簡(jiǎn)便易行的并網(wǎng)(即準(zhǔn)同期、自同期)新方案以及能效較高的解列方案，并通過(guò)數(shù)值仿真對(duì)這些控制方案進(jìn)行了初步驗(yàn)證。研究結(jié)果表明：改進(jìn)的準(zhǔn)同期并網(wǎng)方案