直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)故障穿越技術的研究.pdf

1、隨著地球傳統(tǒng)化石能源的枯竭，可再生能源成為全球新的研究熱點，其中風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度快，技術相對成熟，已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)?；虡I(yè)開發(fā)。與此同時，隨著風電穿透率的不斷上升，風力發(fā)電對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提出了新的挑戰(zhàn)。因此，世界各國電網(wǎng)運營商相繼提出了新的風力發(fā)電并網(wǎng)導則，要求風電系統(tǒng)在電網(wǎng)故障期間具備一定的故障穿越能力。在各種類型的風力發(fā)電機組中，直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)具有系統(tǒng)變流器容量大、并網(wǎng)功率因數(shù)可靈活調(diào)節(jié)、電網(wǎng)故障時發(fā)電機側幾乎不受影響

2、等優(yōu)點，成為目前國內(nèi)外的主流風電機型之一。本文以其為研究對象，重點圍繞風力發(fā)電系統(tǒng)故障穿越技術進行控制研究。
　　討論了直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)的風力機模塊、網(wǎng)側逆變器模塊及機側整流器模塊，建立了直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)模型，通過Matlab/Simulink仿真驗證了最大風能跟蹤、直流側電壓穩(wěn)定控制、并網(wǎng)功率因數(shù)控制等功能，為研究直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)故障穿越技術奠定基礎。
　　研究了直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越技術。對

3、比介紹了風電發(fā)達國家的LVRT標準，分析了風電場并網(wǎng)點電壓跌落的產(chǎn)生原因及其對風電系統(tǒng)的危害。在比較幾種典型LVRT方案優(yōu)缺點的基礎上，提出了一種網(wǎng)側附加并聯(lián)逆變器的新型直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)拓撲結構，把風力發(fā)電并網(wǎng)、無功和諧波電流補償?shù)裙δ芙y(tǒng)一應用的同時，通過LVRT分層控制策略，提高了系統(tǒng)的低電壓穿越能力。分析了電網(wǎng)穩(wěn)定性對風電系統(tǒng)LVRT要求的影響，根據(jù)電網(wǎng)的強弱為直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)設計出兩種不同的LVRT方案。通過Matlab/Si

4、mulink仿真模型驗證了新型直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)的可行性，及兩種分層LVRT策略的有效性。
　　深入研究了直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)的高電壓穿越技術。介紹了國際風電標準下的高電壓穿越曲線，分析了風電場并網(wǎng)點高電壓產(chǎn)生的原因，及其對風電系統(tǒng)安全運行的危害。提出一種無需添加額外硬件裝置的方法，通過實時跟蹤網(wǎng)側交流電壓值，把發(fā)電機轉(zhuǎn)速控制、網(wǎng)側逆變器吸收無功等方法結合在一起，提高了直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)的HVRT能力。通過仿真分析對上述控制策略做了