電網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和依據。Crowbar保護電路作為實現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側變流器和機側變流器的數學模型。在建立的數學模型基礎上,對機側和網側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電壓不同故障類型的特點,在此基礎上研究了對

3、稱和不對稱電網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,轉子開路電壓暫態(tài)特性以及轉子短路電流的暫態(tài)特性。分析所得結果對評估暫態(tài)過程中雙饋電機的轉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,本文將電網故障后雙饋電機的暫態(tài)過程分為轉子側電壓故障分量作用與定子側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、轉子磁鏈和電流的解析表達式,在此基礎上討論了電磁暫態(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LVRT策略的提出提供理論依據,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,先對基于暫態(tài)磁鏈補償控制的低電壓穿越策略進行了