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《湘潭大学》 2010年
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双馈式风力发电系统低压穿越暂态优化控制

陈智勇  
【摘要】: 随着风力发电占电网份额的不断增加,电网电压跌落期间风力机维持并网运行的能力受到风力发电份额较高国家的强烈关注。当电网发生较为严重的电压跌落时,在风力发电份额较低的情况下,风力机采取脱网运行,以防止敏感的励磁变频器过压过流以及降低机械部件的应力冲击。但是,随着风力发电份额的增加,大范围的脱网运行势必加剧电网故障,甚至引起电网崩溃。因此,风电技术处于领先的西欧各国纷纷制定严格的风力发电并网标准。随着我国风力发电井喷式的发展,对风力发电系统的低压穿越(Low Voltage Ride-through, LVRT)能力的研究是十分迫切的。 基于旁路电阻Crowbar装置的LVRT技术能够限制并快速衰减转子过电流保护励磁变频器,提高双馈式风力发电系统的LVRT能力。这种LVRT策略有以下不足:故障期间双馈式感应发电机(Doubly-fed Induction Generator, DFIG)转子线路通过Crowbar装置短接消耗过多的无功功率对系统的恢复造成不利影响;较大的Crowbar电阻值产生的高电压威胁变频器直流侧电容的安全运行;母线电容过储能难以及时释放;Crowbar切除过程容易造成转子过流和转矩振荡。 为解决常规Crowbar技术的不足,本文总结了电网故障状态下提高DFIG的LVRT性能的一般三种方式:①加强向电网注入的无功电流量;②优化变频器控制环节;③采用Crowbar装置限制转子过流保护变频器。通过对LVRT技术三种常用方式优缺点的总结,提出基于DFIG风力发电系统的一种新型故障穿越(Fault Ride-through, FRT)控制技术。提出的暂态控制模式包含Crowbar装置、逆变器的并联、无功电流给定和无功电流优先原则四个部分。 通过与常规Crowbar技术的对比研究,验证所提出的FRT技术能够提升风电场终端电压,加强有功与无功功率输出,抑制电磁转矩的振荡,支持公共连接点(Point of Common Coupling, PCC)电压,帮助终端电压的及时恢复。暂态控制模式的设计参考德国E.ON公司电网标准,对我国今后制定并完善风力发电并网标准有着现实意义。
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM315

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