雙饋風力發(fā)電變流器控制策略研究.pdf

1、化石能源的日益枯竭以及大量化石能源的使用所產生的一系列環(huán)境和生態(tài)問題,使得清潔可再生能源的開發(fā)利用成為必然。風能作為一種儲量豐富的可再生能源,有著巨大的開發(fā)潛能。風力發(fā)電作為開發(fā)利用風能資源的一種有效形式,成為當前新能源領域關注的焦點。作為當前兆瓦級主導機型的雙饋型風力發(fā)電機相比于全功率風力發(fā)電機而言,其突出優(yōu)勢在于其驅動變流器容量較小,通常僅為機組容量的30％左右。這有效降低了變流器成本和硬件設計難度,但也正是這一特點使得雙饋風力發(fā)電

2、機與電網之間有著較強的耦合性,使其變流器控制較為復雜。而良好的控制系統(tǒng)是風力發(fā)電機運行性能的保障,鑒于此,本文圍繞變速恒頻雙饋型風力發(fā)電系統(tǒng)及其相關控制技術展開研究。
　　首先,在簡要敘述雙饋電機工作原理和特點的基礎上,建立了雙饋電機及其驅動變流器的數(shù)學模型,以此為基礎研究了雙饋電機轉子側變流器控制策略,并設計完成了基于定子電壓矢量定向的雙饋電機矢量控制系統(tǒng),實現(xiàn)了發(fā)電機定子側有功功率和無功功率的獨立解耦控制,為后文雙饋風力發(fā)電系

3、統(tǒng)低電壓穿越問題的分析和仿真研究奠定了基礎。
　　其次,以雙饋電機數(shù)學模型為基礎,對電網電壓跌落時雙饋電機的暫態(tài)響應特性進行了理論分析和仿真驗證。結果表明,電壓跌落會激起雙饋電機的電磁暫態(tài)過程,并且若不能采取及時有效的措施,較大的電磁暫態(tài)過程中會產生較大的電壓和電流,進而威脅到變流器及系統(tǒng)的安全運行。為滿足電力運行部門對風電機組的低電壓穿越要求,并確保變流器及風機的安全,通常采用撬棒保護電路旁路變流器并維持風力發(fā)電機的并網運行,這

4、一方案也是當前研究和應用的主要方案。鑒于此,本文對基于撬棒保護電路的雙饋型風力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越方案進行了研究,并對影響其運行效果的主要因素進行了仿真和分析。
　　再次,盡管優(yōu)化設計的撬棒保護電路能夠維持雙饋風力發(fā)電機在低電壓穿越過程中的不脫網運行,但一旦撬棒動作,轉子側變流器被旁路,雙饋電機將轉變?yōu)槠胀ɑ\型異步電機模式運行,這不僅沒能充分發(fā)揮雙饋風力發(fā)電機變流控制的靈活性而且不利于電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定。鑒于此,本文對雙饋電機驅動用