电网故障下双馈风力发电系统控制策略研究 硕士毕业论文

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1、硕士学位论文电网故障下双馈风力发电系统控制策略研究ControlStrategyofDoubly-FedWindGenerationSystemforPowerGridFault2012年12月摘要随着风力发电产业的不断发展，风电机组是否具备低电压穿越能力已成为影响其并网运行的关键因素。本文围绕双馈风电机组的低电压穿越能力，针对电网故障情况下双馈风力发电系统的控制策略展开研究，完成的主要工作和取得的成果如下：（1）建立了双馈风力发电机转子侧和网侧变换器在dq同步旋转坐标系下的数学模型，分析了基于定子（电网）电压定向

2、的转子侧和网侧变换器矢量控制策略，实现了定子输出有功和无功功率的解耦控制，保证了直流母线电压的稳定。（2）分析了电网电压跌落时双馈风力发电机定子磁链暂态变化过程，找到转子过电压、过电流的根本原因。基于Matlab/Simulink仿真软件建立了完整的双馈风力发电系统的仿真模型，并对电网电压跌落故障情况下双馈风力发电机的运行特性进行了仿真分析，分析结果表明必须采取相应的措施来提高双馈风力发电机的低电压穿越能力。（3）建立了同步旋转坐标系下计及定子励磁电流动态变化的双馈风力发电机的精确数学模型，在该模型的基础上，提出了

3、电网电压跌落时双馈风力发电系统的低电压穿越控制策略，包括转子侧和网侧控制策略。其中转子侧变换器低电压穿越控制策略在电网故障时能消除定子磁链直流分量及负序分量；网侧变换器低电压穿越控制策略是基于网侧变换器输入功率与输出功率平衡而提出的，在电网故障时能及时跟踪转子侧输入瞬时功率的变化，将直流母线电压的波动限制在一定范围内。实验结果验证了所提出的控制策略在电网电压跌落时，能够抑制双馈风力发电机的定、转子过电流和直流母线电压的波动，提高了双馈风力发电机低电压穿越能力。关键词：风力发电；双馈风力发电机；低电压穿越；电网故障；

4、控制策略10硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdevelopmentofthewindpowerindustry,thecapabilitythatwhethercanwindturbinelowvoltageridethroughornothasbecomethekeyimpactwhenconnectedtothegridoperation.Thispaperfocusesonthelowvoltageridethroughcapabilityofthedoubly-fedwindg

5、enerationanddoesaresearchoncontrolstrategyofdoubly-fedwindgenerationsystemforpowergridfault,themainworkdoneandresultsachievedisasfollows:(1)ThispaperestablishedthemathematicalmodelsoftheDFIGrotorsideconverterandthegridsideconverterinthed-qsynchronousrotational

6、referenceframe.Thestator(grid)voltageorientedvectorcontroltechnologyisusedontherotorsideconverterandthegridsideconvertertoachievedecouplingcontrolofactivepowerandreactivepower,andmaintainingtheDClinkvoltageconstant.(2)TheanalysisofDFIGstatorfluxtransientperiod

7、underthegridvoltagedipisresearched,thecauseofstatorandrotorovercurrentarefound.ThecompletesimulationmodelofDFIGhasbeenestablishedbasedontheMatlab/Simulinksimulationsoftware,thesimulationresultofoperationperformanceofDFIGundergridvoltagedipshowsthattheLVRTabili

8、tymustbeenhancedtoprotectDFIG.(3)ThispaperestablishedtheprecisemathematicalmodelofDFIGthatthestatorexcitationcurrentisconsideredinthesynchronousrotationalreferenceframe.TheLVRTcont