双馈风力发电系统低电压穿越技术研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）双馈风力发电系统低电压穿越技术研究张隆二〇一五年五月码：１１８４５分类号学校代ＵＤＣ密级学号：２１１１２０４０１１广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）双馈风力发电系统低电压穿越技术研究张隆指导教师姓名、职称：杨俊华专业或领域名称：电气工程学生所属学院：自ｇＭ七学二零一五年五月论文答辩日期：ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＧｕａｎｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｄｇｙｇｙｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒＭａ

2、ｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎＳｃｉｅｎｃｅ）（ｇｇＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＬｏｗＶｏｌｔａｅＲｉｄｅＴｈｒｏｕｈｏｆＷｉｎｄｇｇＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＤＦＩＧＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＺｈａｎｇＬｏｎｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＹａｎＪｕｎｈｕａｐｇＭａｙ２０１５ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｕａｎｚｈｏｕＧｕａｎｄｏｎＰ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ５１０００６ｇ，ｇｇ，，摘要摘要交流励磁双馈感应发电（ＤＦＩＧ）系统和永磁直驱

3、同步发电系统是目前主流的变速恒频风力发电系统，ＤＦＩＧ系统具有成本低、风能转换效率高、可实现有功功率和无功功率解稱控制等优点，但由于ＤＦＩＧ定子侧直接并入电网，对电网电压波动非常敏感，低电压穿越能力较弱。随着风电穿透率的提高，风电机组对电网影响越来越大，因此，提高机组的低电压穿越能力具有重要意义。为实现ＤＦＩＧ系统的低电压穿越，本文设计了基于短路电流的Ｃｒｏｗｂａｒ电路；针？对ＤＦＩＧ系统机端三相短路故障，从磁链角度导出其转子短路电流表达式及最大短路电流估算式；通过短路电流和网侧变流器的耐受电压，给出Ｃｒｏｗｂａｒ串联电阻值的整。，适当增大Ｃｒｏｗｂ

4、ａｒ的阻值研究表明，有利于加速暂态电流定范围，在整定范围内衰减及提高ＤＦＩＧ系统运行时的功率因数，使系统快速恢复到正常工作。基于ＰＩ调节器的传统矢量控制设计，均以双馈发电机的三阶模型为基础，忽略了励磁电流的暂态过程，电网发生低电压故障时，控制性能不佳。为提高ＤＦＩＧ系统的低电压穿越能力，提出自抗扰矢量控制方案，通过扩张状态观测器估计出系统总扰动－，ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ并给以补偿削弱故障对控制性能的影响；基于平台进行暂态仿真研究，，；比较传统ＰＩ控制、改进控制及自抗扰矢量控制结果表明自抗扰矢量控制系统动态性能良好、鲁棒性强，可有效抑制转子侧暂态电流，提

5、高系统低电压穿越能力。电网电压发生跌落故障期间，基于Ｃｒｏｗｂａｒ电路的双馈风力发电系统需吸收大量无功功率；通过分析ＤＦＩＧ系统运行特点，给出无功功率吸收量和系统转差率关系。提出故障工况时的变奖距控制和网侧变流器ＳＴＡＴＣＯＭ控制策略，利用快速桨距调节系统改变桨距角抑制系统转差率，降低系统无功功率吸收量；同时将网侧变换器切换为ＳＴＡＴＣＯＭ工作模式，为系统提供无功功率补偿；ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ平台的暂态仿真研究结果表明，，故障期间启动Ｃｒｏｗｂａｒ电路该控制策略可有效减少系统从电网中吸收无功功率，，有助于主电网电压的重建和恢复所提方法的有效性和正确性得

6、以验证。ＳＴＡＴＣ：双馈电机；Ｃｒｏｗｂａｒ；ＯＭ关键词；低电压穿越电路；自抗扰控制器；变桨距控制Ｉ广东工业大学硕士论文ＡＢＳＴＲＡＣＴＤｏｕｂ－ｌｙｆｅｄｉｎｄｕｃｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｙｓｔｅｍＤＦＩＧａｎｄＰｅｒｍａｎｅｎｔｍａｎｅｔｓｎｃｈｏｎｏｕ（）ｇｙｒｓｅｎｅｒａｔｏｒｓｓｔｅｍｗｅｒｅｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｅａｍｏｆｖａｒｉａｂｌｅｓｅｅｄｃｏｎｓｔａｎｔｅＶＳＣＦｗｇｙｐｆｒｑｕｅｎｃｙ（）ｉｎｄ－ｏｗｅｒｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｓｔｅｍＤｏｕｂｌｆｅｄｗｉｎｄｏｗｅｒｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｐｇ

7、ｙ，ｙｐｇｓｙｓｅｍｗｉｔｈｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｌｏｗｃｏｓｔａｎｄｈｉｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｃｏｕｌｄｒｅａｌｉｚｅｄｅｃｏｕｌｉｔｒｌｇｙ，ｐｎｇｃｏｎｏｏｆａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｏｗｅｒｌｐ．ＳｉｎｃｅｔｈｅｓｔａｔｏｒｗｉｎｄｉｎｇｓｗｅｒｅｄｉｒｅｃｔｙｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｏｔｈｅｒｉｄＤＦＩＧｓｓｔｅｍｗｅｒｅｇ，ｙｖｕｌｎｅｒａｂｌｅｔｏｇｒｉｄｖｏｌｔａｇｅ