双馈型风电机组低电压穿越能力的研究

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1、ResearchonLowVoltageRidethroughCapabilityofDFIGbyB．E．(HunanUniversityofScienceandTechnology)2009AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringElectricalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversityAssociateProfessorLIPeiqiangProf

2、essorLIXinl'anApril，2013湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特II]II以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：砍围、妻、日期：郝年5月习日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和

3、借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“√")作者签名：导师签名：日期：如I弓年5月刁日日期：∞B年5月习日双馈型风电机组低电压穿越能力的研究摘要随着风电事业的蓬勃发展，风能在电力系统中的比例逐年增加，大规模的风电并网会对电网的稳定性产生冲击，电力部门对风电机组的低电压穿越(LowVoltageRideThrough，I脉T)能力提出了更高的要求。因此，对风电

4、机组的低电压运行能力研究具有十分重要的现实意义。本文利用MATLAB／SIMULINK仿真平台，针对双馈式风电机组(Doubly．fedInductionGenerator，DFIG)的低电压运行能力展开研究工作。研究的主要内容为应用MATLAB／SIMULINK仿真工具进行并网双馈风电机组的低电压穿越能力分析。主要工作及结论集中在如下三个方面：(1)首先从公式上推导了Crowbar阻值的选取范围，并结合仿真算例探讨了Crowbar阻值对DFIG低电压穿越性能的影响，在此基础上选取了合理的Crowbar阻值；然后，对Crowbar电路的投

5、切控制策略作了详细的探讨，分别对故障撤除前，故障撤除时和故障撤除后这三种切除Crowbar方案借用仿真手段进行了深入研究。分析表明故障撤除前切除Crowbar的方案对DFIG风电系统穿越运行和恢复情况相对较好，在此基础上选取以时间作为投切判据量的Crowbar控制策略；最后，提出了基于滞环控制的直流侧卸荷电路控制策略。(2)建立了并网仿真系统，针对影响DFIG低电压穿越能力的因素展开讨论，分析了网侧变频器最大限值电流及其无功补偿时刻对DFIG稳定性的影响。得到了合理的限流值能稳定直流侧母线电压，而及时控制网侧变频器进行无功补偿则能减少DF

6、IG系统暂态振荡的结论。在此基础上，提出了两种具体的低电压穿越方案。当电网电压跌落85％时，对比转子侧Crowbar电路、Crowbar电路与直流侧卸荷电路相结合两种低电压实现方案，得到后者通过提高Crowbar阻值能够吸收多余的能量，在抑制定、转子侧的暂态浪涌电流和稳定直流母线电压方面较前者更有效等结论。(3)在含DFIG的风电场中同时投入Crowbar电路和STATCOM动态无功补偿装置，STATCOM装置用以补偿Crowbar动作后双馈电机异步运行时对电网的无功需求，弥补了Crowbar电路动作时无法满足系统无功功率需求这一缺陷。通

7、过仿真探讨了不同程度电压跌落下加入STATCOM后DFIG的动态响应，着重分析了电压跌落85％的情况。可以得出如下结论：电网电压严重跌落时，STATCOM装置配合网侧变频器共同对电网的无功补偿效果明显，满足E．ON标准中对风机无功功率的补偿要求，实现了风电场的LVRT；电压跌落发生时刻对DFIG系统造成的冲击要大于电压恢复时刻；和单独投入Crowbar电路相比，加Ⅱ硕士学位论文入STATCOM装置不会对DFIG各分量产生冲击。电网电压轻度跌落时，DFIG风电场可以通过自身抵御故障的能力实现低电压穿越，外加Crowbar电路和STATCOM

8、装置抑制效果不明显。因此，小电压跌落下风机不宜加Crowbar电路；电压跌落发生时刻对DFIG系统造成的冲击要小于电压恢复时刻。关键词：风力发电；低电压穿越：Crowbar电路：直流卸荷电路；