双馈式风力发电系统最大风能追踪和低电压穿越控制研究

论文摘要

随着风力发电的快速发展和风电装机容量的大幅增加,风电机组的技术性能对风能的利用效率和对电网的影响更加显著。变速恒频双馈式风力发电系统为目前市场两大主流机型之一,其最大风能追踪和低电压穿越控制技术对于风能利用效率提高和对电网稳定性改善有重要意义。文章在分析双馈式感应发电机数学模型和运行特性及风力机的空气动力特性的基础上,研究了并网变速恒频双馈式风力发电机组的最大风能追踪机理和控制策略,并通过仿真对比了转速控制、转矩控制和功率控制三种模式下的控制特性;在分析变速恒频双馈式风力发电机组的暂态运行特性和在故障期间通过传统CROWBAR保护实现不间断运行的不足,提出了电网侧换流器暂态电压控制策略,和通过CROWBAR保护、电网侧换流器暂态电压控制策略和转子侧换流器暂态电压控制策略的协调控制,更好地实现双馈式风力发电机组的低电压穿越,并通过仿真验证了该方案的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外风力发电发展历史与现状
• 1.2.1 国外风力发电发展历史与现状
• 1.2.2 我国风力发电发展历史与现状
• 1.3 风力发电技术发展现状与趋势
• 1.4 本文的研究意义及研究内容
• 1.4.1 本文的研究意义
• 1.4.2 本文的研究内容
• 第二章 变速恒频双馈式感应发电机运行理论
• 2.1 双馈式感应发电机的基本原理
• 2.1.1 双馈式感应发电机变速恒频运行的基本原理
• 2.1.2 双馈式感应发电机的主要特点
• 2.2 变速恒频双馈式风力发电系统的结构
• 2.3 双馈式感应发电机的等值电路和功率关系
• 2.3.1 双馈式感应发电机 T 型等值电路和静态模型
• 2.3.2 双馈式感应发电机功率关系
• 2.4 双馈式感应发电机的动态数学模型
• 2.5 双馈式感应发电机的矢量控制策略
• 2.5.1 转子侧换流器矢量控制策略
• 2.5.2 电网侧换流器矢量控制策略
• 2.6 小结
• 第三章 变速恒频双馈式风力发电系统最大风能追踪控制研究
• 3.1 风力机的运行特性
• 3.2 变速恒频双馈式风力发电系统的最大风能追踪机理
• 3.2.1 变速恒频风力发电系统的运行区域
• 3.2.2 变速恒频双馈式风力发电系统的最大风能追踪机理
• 3.3 变速恒频双馈式风力发电系统最大风能追踪控制研究
• 3.3.1 速度控制模式
• 3.3.2 转矩控制模式
• 3.3.3 功率控制模式
• 3.3.4 最大风能追踪控制模式对比分析
• 3.4 小结
• 第四章 变速恒频双馈式风力发电系统低电压穿越控制研究
• 4.1 变速恒频双馈式风力发电系统的暂态运行特性
• 4.2 风电并网规程
• 4.3 变速恒频双馈式风力发电系统低电压穿越控制研究
• 4.3.1 变速恒频双馈式风力发电系统的低电压穿越技术
• 4.3.2 电网侧换流器暂态电压控制方案
• 4.3.3 转子侧换流器暂态电压控制方案
• 4.3.4 CROWBAR 保护、网侧换流器与转子侧换流器的协调控制
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况