基于可變頻變壓器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制.pdf

1、分類號(hào)UDC學(xué)校代碼：學(xué)號(hào)：廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文(工程碩士)118452111204143基于可變頻變壓器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制方澤欽校內(nèi)導(dǎo)師姓名、職稱：揚(yáng)俊垡教授校外導(dǎo)師姓名、職稱：王垡齷進(jìn)9巫專業(yè)或領(lǐng)域名稱：電氫工猩論文答辯日期：2Q!魚生晝且2旦目摘要摘要籠型異步發(fā)電(squirrelcageinductiongeneratorSCIG)系統(tǒng)為恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、成本低廉、故障率低、維護(hù)工作量少，但其低電

2、壓穿越能力不佳。雙饋異步發(fā)電(Doubly—fedinductiongenerator，DFIG)系統(tǒng)是目前主流的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，調(diào)速范圍寬、發(fā)電效率高、有功和無功功率可獨(dú)立調(diào)節(jié)，但因其定子繞組直接并網(wǎng)、小容量勵(lì)磁變換器控制能力有限，抗電網(wǎng)電壓波動(dòng)能力不佳。隨著風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，故障期間的風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性對(duì)電網(wǎng)影響愈加顯著，提高風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力具有重要意義。傳統(tǒng)DFIG矢量控制設(shè)計(jì)，以忽略定子勵(lì)磁電流動(dòng)態(tài)過程的三階模型

3、為基礎(chǔ)，電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時(shí)，不能有效控制。為提高故障下DFIG系統(tǒng)低電壓穿越能力，建立了計(jì)及定子勵(lì)磁電流變化的數(shù)學(xué)模型；針對(duì)機(jī)端三相短路故障，從磁鏈角度推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子側(cè)暫態(tài)電流及其最大估算值，根據(jù)短路電流和直流母線耐受電壓，給出Crowbar阻值整定范圍?；贛atlab／Simulink平臺(tái)，仿真分析不同Crowbar退出時(shí)間和阻值對(duì)DFIG系統(tǒng)低電壓穿越的影響。研究表明，為防止電網(wǎng)電壓恢復(fù)時(shí)轉(zhuǎn)子Crowbar電路再次動(dòng)作，可采取電網(wǎng)

4、故障消除后切除Crowbar電路的方案；在約束范圍內(nèi)，Crowbar電路阻值增大有利于加速暫態(tài)電流衰減，提高系統(tǒng)低電壓穿越能力。為解決SCIG系統(tǒng)的低電壓穿越問題，提出故障下增設(shè)可變頻變壓器(VariableFrequencyTransformer，VFT)裝置的控制方案。通過分析SCIG數(shù)學(xué)模型，研究電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時(shí)SCIG轉(zhuǎn)速和端電壓失穩(wěn)原因；通過控制低電壓穿越期間VFT轉(zhuǎn)速，控制SCIG定子電流頻率；為實(shí)現(xiàn)低電壓穿越，通過變

5、槳距控制延緩風(fēng)力機(jī)加速，限制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率。仿真結(jié)果表明，在電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時(shí)，通過vFT轉(zhuǎn)速和風(fēng)力機(jī)槳距角的協(xié)調(diào)控制，可提高SCIG風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越性能。通過分析Crowbar電路動(dòng)作后DFIG系統(tǒng)的無功吸收特點(diǎn)，可知隨著轉(zhuǎn)差率增大，DFIG從電網(wǎng)吸收的無功功率將急劇增加，提出故障下增設(shè)Ⅵ1T裝置的控制方案。仿真驗(yàn)證表明，故障期間，快速調(diào)節(jié)Ⅵ1T轉(zhuǎn)速可抑制電機(jī)轉(zhuǎn)差率增大，減少無功功率吸收，有助于電網(wǎng)電壓恢復(fù)，提高DFIG風(fēng)電機(jī)