基于转子变流器控制的双馈风力发电低电压穿越技术

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1、多拿未交硕士学位论文基于转子变流器控制的双馈风力发电低电压穿越技术StudyonLowVoltageRideThroughforDoublyFedInductionGeneratorBasedonRotorSideControl作者：王胜楠导师：梁晖北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权

2、说明)学位论文作者签名：jL碰莉匆签字日期：f叩年歹月z细导师签名：聋孽签字日期：／，中年7月乙白中图分类号：TM614UDC：621．3学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文lUllIIIIIlUIIIIIY2603534基于转子变流器控制的双馈风力发电低电压穿越技术StudyonLowVoltageRideThroughforDoublyFedInductionGeneratorBasedonRotorSideControl作者姓名：王胜楠导师姓名：梁晖学位类别：工学学号：11121676职称：副教授学位级别：硕士学科专业：电力电子与电力传动研究方向：风力发电变流技

3、术北京交通大学2014年3月致谢本论文的工作是在我的导师梁晖副教授的悉心指导下完成的。梁老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年多来梁老师对我的关心和指导。梁老师无论在科研工作、未来规划还是在生活上都给予了我无微不至的关怀与帮助。从论文的选题立意、理论分析、仿真研究、实验调试，一直到最后论文的修改，梁老师都给了我悉心的指导。我所取得的每一分进步，都浸透着导师的心血和汗水。梁老师正直的为人、宽广的胸怀和严谨的作风让我感动不已，深厚的理论功底、严密的分析方法和丰富的实践经验让我佩服不已，这些对我未来的发展将产生深远的影响，并使我终身受益。在临近毕业之际，我

4、特向梁老师表示最诚挚的敬意和感谢!在实验室工作及撰写论文期间，王雪婷师姐在理论分析及仿真实验方面给了我很大的帮助，吴思哲师兄在科研和生活方面给予了很多指导。金渊、刘微及李雪城同学经常和我一起讨论使我收获颇丰。陈彪同学与耿俊丽同学在仿真及论文撰写过程中提出了很多宝贵的意见。在此向他们表达我的感激之情，是他们的关心和帮助使我的研究生生活过得更加充实和精彩。另外也感谢家人及所有的朋友，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。中文摘要摘要：随着我国风力产业近年来迅猛发展，国网公司对于风电并网要求尤其是对风机低电压穿越标准进行了更加明确的规定。本文重点对双馈风力发电机稳态运行以及低电压穿

5、越控制进行了理论分析和控制策略研究，分析了传统的crowbar低电压穿越控制策略存在的问题，在此基础上研究了基于转子侧变流器控制的低电压穿越策略，同时对其进行了仿真验证。本文分析了采用背靠背变流器的双馈风力发电系统运行原理，以及正常电网电压下的双馈电机在三相坐标系以及两相旋转坐标系下的数学模型，并在此基础上介绍了经典的定子磁链定向的电机矢量控制策略，同时对网侧变流器的电路拓扑数学模型以及电网电压定向的双闭环控制进行了研究。本文重点分析了电网电压发生跌落故障后的电机动态数学模型，从数学的角度上分析了电机的暂态过程，以及零序与负序分量所造成的危害及影响。并对在对称跌落下传统的crowbar

6、控制策略及在不对称跌落下减小负序危害的电机不平衡控制进行了研究。本文从电机暂态数学模型的角度出发，重点分析了应用电机转子侧变流器控制的低电压穿越控制策略，其中定子磁链衰减控制可以通过改变转子电流向量的方向实现磁链的快速衰减，磁链追踪控制可以通过对转子磁链的控制实现对转子侧过电流的抑制，提高了电机在电网电压故障下的控制性能。同时文章中通过对故障下无功电流极限输出能力的计算给出了一种合理的无功电流分配原则。本文还分析了现阶段应用较为普遍的LCL型并网逆变器的控制策略，研究了虚拟阻抗的有源阻尼控制与消除电网电压扰动影响的状态前馈控制策略，提高了其作为网侧变流器的稳定性，使得风力发电系统中的背

7、靠背变流器控制技术在应对电网故障时有着更高的可靠性。作为对理论分析的验证，本文应用MATLAB软件对1．5MW双馈风力发电系统在电网电压正常下以及电压跌落的不同环境下进行了仿真研究，在双馈电机矢量控制的基础上，对传统低电压穿越控制中的crowbar电路控制以及双由不平衡控制进行了仿真分析。针对crowbar控制策略存在的问题重点对基于转子侧变流器控制的低电压穿越策略进行了仿真研究，最后对LCL型的并网逆变器进行了电网故障下的仿真研究。关键词：风