基于PSCAD/EMTDC的变速风电机组控制系统仿真研究

论文题目: 基于PSCAD/EMTDC的变速风电机组控制系统仿真研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电力系统及其自动化

作者: 冯双磊

导师: 王伟胜,赵海翔

关键词: 变速风电机组,双馈电机,控制系统,动态模型,短路电流

文献来源: 中国电力科学研究院

发表年度: 2005

论文摘要: 基于双馈感应电机的变速风电机组(DFIG变速风电机组)带有复杂的控制系统，控制系统使变速风电机组具有了诸多优越性，同时也使变速风电机组的并网特性与固定转速风电机组存在较大差异。本文以仿真软件PSCAD／EMTDC为平台，在其已有模型的基础上，建立了变速风电机组的控制系统，并依据变速风电机组控制目标的要求校验了控制系统的性能。本文主要内容包括： (1) 作为研究工作的基础，首先介绍了以并网风电机组的电气特性为研究目标时风电机组各主要部件的建模方法，并介绍了双馈电机的各类特性； (2) 针对变速风电机组中转子侧变流器、电网侧变流器以及直流连接环节控制目标的要求，应用矢量控制原理得到了控制对象的数学模型； (3) 根据控制系统性能指标的要求，应用PI串联校正法设计出了变速风电机组的控制系统，并按照恒功率因数控制模式的要求给出了变速风电机组的控制策略； (4) 根据变速风电机组控制目标与运行特性，分别校验了转子侧变流器控制系统、电网侧变流器控制系统、直流连接环节控制系统以及变速风电机组动态模型跟踪最优功率曲线的能力； (5) 基于相同的算例系统，分析比较了同步电机、固定转速风电机组以及DFIG变速风电机组在电网短路故障期间所提供短路电流的特性。分析了短路器(crow-bar)保护对DFIG变速风电机组短路电流特性的影响。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 仿真平台的选择

1.4 本文工作

第二章变速风电机组主要部件建模方法

2.1 引言

2.2 风力机的空气动力学模型

2.3 机械传动系统模型

2.4 双馈电机与变流器模型

2.4.1 双馈电机综述

2.4.2 双馈电机稳态等值电路

2.4.3 双馈电机运行特性分析

2.4.4 双馈电机的能量传递

2.4.5 双馈感应电机无功功率调节

2.5 双馈电机动态模型

2.5.1 三相电机状态方程式

2.5.2 同步旋转坐标系下的电机状态方程

2.6 PWM电压源型变流器模型

2.7 小结

第三章变速风电机组控制系统研究

3.1 引言

3.2 控制系统概述

3.3 转子侧变流器控制系统

3.3.1 转子侧变流器控制系统模型

3.3.2 控制系统设计

3.4 电网侧交流器控制系统

3.4.1 电网侧变流器控制系统模型

3.4.2 控制系统设计

3.5 直流连接环节模型

3.6 变速风电机组控制策略

3.6.1 跟踪机组最优功率曲线的控制策略

3.6.2 恒功率因数控制模式的控制策略

3.7 模型校验

3.7.1 转子侧交流器控制系统校验

3.7.2 电网侧变流器控制系统校验

3.7.3 模型整体校验

3.8 小结

第四章风电机组短路电流特性分析

4.1 引言

4.2 系统建立

4.2.1 同步电机短路电流特性分析

4.2.2 固定转速风电机组短路电流特性分析

4.2.3 DFIG变速风电机组短路电流特性分析

4.3 小结

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

发布时间: 2007-03-12

参考文献

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[2].基于PSCAD/EMTDC的海上风电场等效模型与无功补偿研究[D]. 赵发坤.浙江大学2014
[3].计及环境效益的风电接纳能力评估方法研究[D]. 沈超.华北电力大学2017
[4].基于系统动力学的金风科技股份有限公司风电产业发展研究[D]. 丁志翔.华北水利水电大学2016
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[6].风电接入下的备用容量决策及其应用系统开发[D]. 陈汉一.东南大学2015
[7].风电项目风险分析及综合评价[D]. 李志超.吉林大学2016
[8].基于极值理论的风电机组极端载荷分析[D]. 谢婷.华北电力大学2015
[9].风电工程演化的哲学分析[D]. 李璘.广西大学2015
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