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双馈感应风力发电机组低电压穿越特性研究

李广博  
【摘要】: 风力发电技术是一种清洁无污染的可再生能源技术,目前风电在全球以年增长率超过30%的速度成为发展最快的清洁能源,随着技术不断的成熟,单机容量不断增大,风电在电网中占的比重也持续升高,大规模风电场和地区电网之间的相互影响愈发显著。 双馈感应风电机组是目前国内外风电机组的主流机型,具有可变速运行,有功、无功功率可独立调节,变流器容量小等优点,但是它在应对电网故障能力方面存在缺陷。电压骤降是电网故障常见的表现之一,主要由输电线路短路或断路引起,当电网故障造成电压骤降时,对风电机组的安全持续运行和维持电网的稳定形成了极大的挑战,所以提高双馈式风电机组低电压穿越的能力成为研究热点之一。本论文在研究各国电网导则对并网风电机组的要求的基础上,主要针对电网发生故障时,提高双馈式风电机组的低电压穿越能力进行了深入的研究。 论文首先建立了双馈感应发电机的矢量模型,利用该模型解析推导了双馈感应发电机暂态电磁关系,对双馈感应发电机的暂态物理过程进行了解释。在理解电网短路故障时发电机的暂态物理过程的基础上,提出了电网短路故障时双馈感应发电机不脱网运行的励磁控制策略。新的励磁控制策略针对故障过程中发电机内部电磁变量的暂态特点,控制发电机转子电流产生的磁链以抵消定子磁链中的有害分量对转子侧的影响,控制转子的过电流,与此同时,利用定子侧电阻最终对发电机进行灭磁。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了该控制策略的有效性,为提高双馈式风力发电机组的低电压穿越能力提供了理论依据。


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