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简述电容器变速恒频双馈风力发电系统故障穿越技术

收藏本文 2024-04-14 点赞:20339 浏览:86328 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:双馈风力发电系统具有良好的制约性能和经济性,在风力发电中得到了广泛的运用。同时,由于该系统结构中定子直接连接电网,使得双馈感应发电机(DFIG)易受电网电压跌落影响,在电网故障历程中转子侧产生过电压和过电流,造成双馈风力发电机脱网运转。而随着风力发电容量在电力系统中的比例日益增高,风电场并网规范要求风力发电机能够在电网故障情况下实现低电压穿越,保障电力系统安全稳定运转。由此,探讨如何提升DFIG风力发电系统低电压穿越能力是一项紧迫而又有挑战性的课题。本论文主要针对这一课题进行相关探讨。本论文对DFIG的运转与制约进行了探讨。建立了DFIG以及背靠背变换器的数学模型;利用该模型,在浅析了DFIG有功功率、无功功率解耦制约及转子侧电流制约的基础上建立了定子电压定向坐标系下DFIG矢量制约对策;浅析了矢量制约下DFIG的欠阻尼特性,这种欠阻尼特性使得DFIG在电网故障历程中产生欠阻尼震荡,为DFIG的在低电压运转浅析提供论述基础。电网故障后DFIG脱网运转的主要理由是转子侧过电流和变换器直流侧过电压。为了深入理解电网故障后DFIG电磁暂态历程,本论文详尽地浅析了电网故障历程中定子磁链特性。针对不平衡电网故障历程中DFIG定子磁链负序分量对转子侧的冲击,本论文提出了一种基于反电动势负序分量抑制的DFIG低电压穿越案例,通过对转子电压制约中反电动势负序分量的抑制,减小故障对转子侧冲击,减小直流侧电压波动。风电场低电压穿越的一个重要要求是动态无功功率支撑。传统无功补偿案例投切能力差,不能提供动态无功功率。本论文提出了一种基于超级电容器储能的DFIG低电压穿越案例,该案例在电网故障历程中,网侧变换器向电网提供动态无功支撑,超级电容器稳定直流侧电压。建立了网侧变换器、双向DC-DC变换器的协调制约对策,实现在电网故障历程中直流侧电压的稳定和对电网的动态无功支撑。为了验证本论文提出的DFIG低电压穿越制约对策的有效性,在实验室搭建了DFIG系统和超级电容器储能系统的物理实验模型。对DFIG的运转制约进行了实验室模拟,验证了本论文建立的DFIG数学模型及其制约系统的正确性。对超级电容器储能系统、直流侧及并网变换器的协调运转进行了实验探讨,实验结果表明,该系统能有效的制约直流侧电压,验证了基于超级电容器的DFIG低电压穿越制约对策的有效性。关键词:风力发电论文双馈感应发电机论文低电压穿越论文超级电容器论文

    摘要4-5

    Abstract5-10

    1 绪论10-26

    1.1 课题背景10-14

    1.1.1 能源与环境危机10-11

    1.1.2 风能资源11

    1.1.3 风力发电国内外进展近况11-14

    1.2 风力发电技术探讨近况14-19

    1.2.1 风力发电技术概述14-17

    1 2.2 DFIG运转原理17-18

    1.2.3 DFIG制约技术18-19

    1.3 双馈风力发电系统低电压穿越探讨综述19-24

    1.3.1 DFIG低电压穿越探讨作用19-20

    1.3.2 风电场低电压穿越技术规范20-22

    1.3.3 DFIG低电压穿越探讨近况22-24

    1.4 本论文主要探讨内容24-26

    2 双馈风力发电系统建模与矢量制约探讨26-48

    2.1 引言26

    2.2. DFIG的数学模型26-32

    2.2.1 三相静止坐标系下DFIG的数学模型26-29

    2.2.2 同步旋转坐标系下DFIG的数学模型29-32

    2.3 PWM变换器的数学模型32-33

    2.3.1 网侧变换器的数学模型32-33

    2.3.2 直流侧数学模型33

    2.4 DFIG的矢量制约对策探讨33-47

    2.4.1 定子磁链定向制约34-35

    2.4.2 定子电压定向制约35-37

    2.4.3 DFIG矢量制约的实现37-39

    2.4.4 DFIG矢量制约系统性能探讨39-41

    2.4.5 阻尼制约系统41-45

    2.4.6 仿真浅析45-47

    2.5 本章小结47-48

    3 电网故障下双馈风力发电系统电磁暂态浅析及低电压穿越探讨48-72

    3.1 引言48

    3.2 电网故障时DFIG暂态历程浅析48-57

    3.2.1 电网电压跌落类型48-51

    3.2.2 电网故障时DFIG电磁暂态历程浅析51-57

    3.3 不平衡电网故障下DFIG反电动势负序分量抑制制约57-62

    3.3.1 不平衡电网故障下DFIG反电动势浅析57-59

    3.3.2 不平衡电网故障下DFIG反电动势负序分量分解与抑制59-62

    3.4 基于Crowbar保护电路的DFIG低电压穿越制约62-70

    3.4.1 Crowbar保护电路结构62-64

    3.4.2 Crowbar保护电路参数选择与投切时间探讨64-70

    3.5 本章小结70-72

    4 超级电容器在双馈风力发电系统低电压穿越中的运用探讨72-89

    4.1 引言72

    4.2 超级电容器储能系统及其运用探讨72-81

    4.2.1 超级电容器概述72-74

    4.2.2 超级电容器在可再生能源发电中的运用74-75

    4.2.3 超级电容器充放电特性75-76

    4.2.4 双向DC-DC变换器制约76-81

    4.3 基于超级电容器的双馈风力发电系统低电压穿越制约探讨81-88

    4.3.1 系统结构81-82

    4.3.2 直流侧电压制约82-83

    4.3.3 网侧变换器制约83-84

    4.3.4 超级电容器容量配置84-85

    4.3.5 仿真比较浅析85-88

    4.4 本章小结88-89

    5 实验探讨89-102

    5.1 引言89

    5.2 实验系统总体结构89-92

    5.2.1 双馈风力发电实验系统89-91

    5.2.2 超级电容器实验系统91-92

    5.3 实验系统软、硬件设计92-98

    5.3.1 硬件设计92-95

    5.3.2 软件设计95-98

    5.4 实验结果浅析98-101

    5.4.1 双馈风力发电系统实验结果浅析98-100

    5.4.2 超级电容器储能系统实验结果浅析100-101

    5.5 本章小结101-102

    结论102-104

    革新点摘要104-105

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