電網(wǎng)故障時雙饋型風力發(fā)電機電磁暫態(tài)分析及其低電壓穿越方案研究.pdf

1、隨著風電機組裝機容量的不斷增加,使得風電的電網(wǎng)穿透率不斷提升。與此同時,電力部門對風機的運行要求也日趨苛刻,使得具備良好的低電壓穿越能力已經(jīng)成為風電場及其風電機組的必備性能。雙饋型風電機組具有成本低、控制靈活的優(yōu)點,因此被廣泛應用于兆瓦級大功率風力發(fā)電機中,成為了目前主導機型。本文以雙饋型風電機組在電網(wǎng)故障下的電磁暫態(tài)特性及其低電壓穿越方案為研究對象,其中故障下的電磁暫態(tài)過程是雙饋型風力發(fā)電機低電壓穿越問題的關(guān)鍵所在,對其準確分析是探究

2、和提高風電機組低電壓穿越性能的基礎(chǔ)和依據(jù)。Crowbar保護電路作為實現(xiàn)雙饋風電機組低電壓穿越的常用方案同樣值得研究和改進。
　　本文的主要研究內(nèi)容可概括為:
　　第一,簡要敘述了雙饋型風力發(fā)電機組的運行原理,并在不同參考坐標系下建立了網(wǎng)側(cè)變流器和機側(cè)變流器的數(shù)學模型。在建立的數(shù)學模型基礎(chǔ)上,對機側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略進行了分析和仿真研究。
　　第二,通過對稱分量法分析了電網(wǎng)電壓不同故障類型的特點,在此基礎(chǔ)上研究了對

3、稱和不對稱電網(wǎng)電壓故障下雙饋電機的電磁暫態(tài)特性,包括電機的定子磁鏈暫態(tài)特性,轉(zhuǎn)子開路電壓暫態(tài)特性以及轉(zhuǎn)子短路電流的暫態(tài)特性。分析所得結(jié)果對評估暫態(tài)過程中雙饋電機的轉(zhuǎn)子過流和過壓具有指導意義。
　　第三,重點研究了基于Crowbar保護的電網(wǎng)故障下雙饋電機暫態(tài)特性。不同于傳統(tǒng)基于磁鏈分析的方法,本文將電網(wǎng)故障后雙饋電機的暫態(tài)過程分為轉(zhuǎn)子側(cè)電壓故障分量作用與定子側(cè)電壓故障分量作用的疊加,然后通過解析運算的方式對故障時電機的電磁暫態(tài)過程

4、進行了詳細的推導和深入分析,并借助疊加原理和拉普拉斯變換方法推導出了電機定、轉(zhuǎn)子磁鏈和電流的解析表達式,在此基礎(chǔ)上討論了電磁暫態(tài)過程中的重要特征。最后,通過仿真驗證了推導的正確性以及解析表達式的準確度。所得解析表達式不僅能夠為相關(guān)LVRT策略的提出提供理論依據(jù),而且能夠為大型風電場,尤其是考慮電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的仿真建模提供理論參考。
　　第四,以雙饋型風力發(fā)電系統(tǒng)的實驗室模擬平臺為基礎(chǔ),先對基于暫態(tài)磁鏈補償控制的低電壓穿越策略進行了