基于可變頻變壓器的風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制.pdf

1、分類號UDC學校代碼：學號：廣東工業(yè)大學碩士學位論文(工程碩士)118452111204143基于可變頻變壓器的風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越控制方澤欽校內(nèi)導師姓名、職稱：揚俊垡教授校外導師姓名、職稱：王垡齷進9巫專業(yè)或領域名稱：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)為恒速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)構簡單可靠、成本低廉、故障率低、維護工作量少，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立調(diào)節(jié)，但因其定子繞組直接并網(wǎng)、小容量勵磁變換器控制能力有限，抗電網(wǎng)電壓波動能力不佳。隨著風電裝機規(guī)模的不斷擴大，故障期間的風力機運行特性對電網(wǎng)影響愈加顯著，提高風電機組的低電壓穿越能力具有重要意義。傳統(tǒng)DFIG矢量控制設計，以忽略定子勵磁電流動態(tài)過程的三階模型

3、為基礎，電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時，不能有效控制。為提高故障下DFIG系統(tǒng)低電壓穿越能力，建立了計及定子勵磁電流變化的數(shù)學模型；針對機端三相短路故障，從磁鏈角度推導出轉(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。基于Matlab／Simulink平臺，仿真分析不同Crowbar退出時間和阻值對DFIG系統(tǒng)低電壓穿越的影響。研究表明，為防止電網(wǎng)電壓恢復時轉(zhuǎn)子Crowbar電路再次動作，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，提出故障下增設可變頻變壓器(VariableFrequencyTransformer，VFT)裝置的控制方案。通過分析SCIG數(shù)學模型，研究電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時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；為實現(xiàn)低電壓穿越，通過變

5、槳距控制延緩風力機加速，限制發(fā)電機的轉(zhuǎn)差率。仿真結(jié)果表明，在電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時，通過vFT轉(zhuǎn)速和風力機槳距角的協(xié)調(diào)控制，可提高SCIG風電機組的低電壓穿越性能。通過分析Crowbar電路動作后DFIG系統(tǒng)的無功吸收特點，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Ⅵ1T裝置的控制方案。仿真驗證表明，故障期間，快速調(diào)節(jié)Ⅵ1T轉(zhuǎn)速可抑制電機轉(zhuǎn)差率增大，減少無功功率吸收，有助于電網(wǎng)電壓恢復，提高DFIG風電機