基于HY850型风电机组的低电压穿越研究与实施方案

论文摘要

随着世界化石能源的日益紧缺和人们环保意识的加强，可再生清洁能源引起了广泛的关注，成为一项重要的能源发展战略。在国内，新能源是国家重要的战略发展方向，《中华人民共和国可再生能源法》的实施，为新能源发展提供了前所未有的机遇。风力发电是新能源中重要领域，近年来得到高速发展。随着风电机组装机容量的增加，当电网电压发生跌落故障时，风电机组脱网会加重电网故障，对电网电压恢复不利，具有低电压穿越能力显得日益重要。随着新版《风电场接入电力系统技术规定》的实施，具有低电压穿越能力已成为对风电机组强制性要求。HY850型风力发电机组是重庆华渝电气仪表总厂生产的一款风力发电设备，已在重庆地区安装运行。该机组不具备低电压穿越能力，在后续风电场的竞标中处于不利位置。作为工厂重点发展的产业方向，对HY850型风电机组实施低电压穿越技术改造具有相当重要意义，本论文即围绕HY850型风电机组实施低电压穿越技术改造进行。首先，对HY850型风电机组的整体技术性能进行介绍，并针对主要部件的工作方式及控制原理进行分析，阐述了电压跌落故障对该部件可能产生的影响。其次，对电网电压跌落故障的检测技术进行分析，使用Multisim10仿真软件对HY850型风电机组的电压检测法进行仿真分析，指出其检测速度不满足要求。根据d/q坐标变换原理，给出了新的检测方法，并对电路进行仿真分析。第三，从能量传输的角度，对直流母线在电网电压跌落时的特性进行分析，阐述了采用卸荷电路实施直流母线保护的必要性。采用仿真软件对PWM调节控制的卸荷电路进行分析。第四，对网侧变流器的工作原理进行了一定的数学推导，初步分析了有功、无功控制解耦的方法，为实施低电压穿越中对输出无功功率支持的实施提供一定的依据。接着，在以上分析的基础上，从电气控制、PLC软件及变流器控制方面，提出了HY850型风电机组低电压穿越改造实施方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 论文主要工作及结构安排
• 第2章 HY850型风电机组介绍
• 2.1 主要技术指标
• 2.2 总体构成
• 2.3 电压跌落对机组主要部件的影响
• 2.3.1 PLC 控制系统
• 2.3.2 变桨系统
• 2.3.3 偏航系统
• 2.3.4 液压站及主轴制动
• 2.3.5 油冷、水冷系统
• 2.3.6 发电机励磁
• 2.3.7 变流器
• 2.4 安全链保护机制
• 2.5 并网工作过程
• 2.5.1 直流母线充电阶段
• 2.5.2 并网阶段
• 2.5.3 逆变输出
• 2.6 本章小结
• 第3章 电网电压跌落的检测
• 3.1 电网电压跌落的常规检测方法
• 3.2 HY850 型风电机组的相电压检测方法
• 3.3 利用 d/q 坐标变换设计检测电路
• 3.4 改进 d/q 坐标变换检测的实现
• 3.5 本章小结
• 第4章 变流器主电路与控制研究
• 4.1 变流器主回路
• 4.2 电压跌落故障条件下的特性分析
• 4.3 卸荷电路的工作原理
• 4.4 卸荷电路的实现
• 4.5 三相电压型 PWM 变流器的数学分析
• 4.5.1 三相静止坐标系下数学模型
• 4.5.2 三相静止坐标系转换为两相静止坐标系
• 4.5.3 两相静止坐标系转换为旋转坐标系
• 4.6 PWM 变流器数学模型的简化
• 4.7 有功和无功的控制
• 4.8 本章小结
• 第5章 低电压穿越改造实施方案
• 5.1 变桨系统实施方案
• 5.2 偏航系统实施方案
• 5.3 液压站、主轴制动实施方案
• 5.4 油冷、水冷系统
• 5.5 发电机励磁实施方案
• 5.6 电压跌落故障检测板设计
• 5.7 检测板软件设计
• 5.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历