基于有限元計(jì)算的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越運(yùn)行研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，全球?qū)δ茉匆灿兄絹碓綇?qiáng)烈的需求，風(fēng)能憑借著其取之不盡，清潔可再生的優(yōu)勢成目前人們研究的熱點(diǎn)方向。風(fēng)電裝機(jī)容量的擴(kuò)大使得風(fēng)電在電能供應(yīng)中的地位逐漸提高，而雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組脫網(wǎng)事件頻發(fā)會(huì)給電網(wǎng)的供電可靠性帶來極壞的影響。所以現(xiàn)代社會(huì)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作性能提出了高要求，特別是在電壓跌落故障下要求風(fēng)電機(jī)組具備持續(xù)供電能力。本文根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)了一臺(tái)1.5MW雙饋發(fā)電機(jī)，建立了其有限元模型，并針對不同的故障和工況

2、，進(jìn)行了低電壓穿越運(yùn)行的仿真研究。
　　本文首先對雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)、工作狀態(tài)與原理進(jìn)行了分析，給出了其數(shù)學(xué)模型，并對其工作狀態(tài)與變速恒頻發(fā)電能力進(jìn)行了研究，給出了其各工況下的能量流動(dòng)關(guān)系。
　　然后，結(jié)合電機(jī)設(shè)計(jì)理論與傳統(tǒng)電機(jī)設(shè)計(jì)方法，并針對雙饋發(fā)電機(jī)特點(diǎn)，初步設(shè)計(jì)了一臺(tái)1.5MW雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)，給出了該電機(jī)主要尺寸、結(jié)構(gòu)與電磁參數(shù)。在Ansoft Rmxprt中建立了發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)模型，進(jìn)行等效電路與磁路分析，給出優(yōu)化后

3、的發(fā)電機(jī)參數(shù)。文中利用Ansoft Maxwell有限元計(jì)算軟件建立其有限元模型，給出其空載狀態(tài)與額定狀態(tài)下的各參數(shù)與電磁場分布情況，并結(jié)合 Matlab進(jìn)一步分析其氣隙磁密中諧波含量。仿真結(jié)果表明，雙饋發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)方法的合理性和準(zhǔn)確性，能夠作為研究其短路故障下暫態(tài)特性的基礎(chǔ)模型。
　　之后，根據(jù)雙饋發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，對其電壓跌落故障下的暫態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了分析，利用已有的有限元模型為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)外電路，并導(dǎo)入有限元模型，進(jìn)行聯(lián)合仿真分析。

4、分別對其三相短路故障時(shí)、兩相相間短路故障時(shí)的暫態(tài)特性進(jìn)行了研究，對比分析了兩種故障對發(fā)電機(jī)產(chǎn)生沖擊的影響程度。基于Crowbar電路的保護(hù)原理及其對實(shí)現(xiàn)低電壓穿越的重要性，完成了具有不同阻值Crowbar電路的發(fā)電機(jī)三相短路故障暫態(tài)響應(yīng)情況的分析。對比分析了不同投切時(shí)間對Crowbar電路保護(hù)效果的影響程度，驗(yàn)證了投入Crowbar電路保護(hù)可以作為實(shí)現(xiàn)低電壓穿越的手段。
　　本文所建立雙饋發(fā)電機(jī)有限元仿真模型，其仿真計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)