基于等效电感策略的双馈电机低电压穿越研究

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1、分类号学号M201271199学校代码10487密级硕士学位论文基于等效电感策略的双馈电机低电压穿越研究学位申请人：邓璐学科专业：电气工程指导教师：邹旭东副教授答辩日期：2015年5月19日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonLow-VoltageRide-ThroughofDoubly-FedInductionGeneratorbasedonequivalentindu

2、ctancestrategyCandidate:DengLuMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:A.Prof.ZouXudongHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei,P.R.China,430074Jan.7,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人

3、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结果由本人承担。学位论文作者签名：年月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，即：学校有权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，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技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。保密□，在______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日

4、日期：年月日本文工作得到：973计划“大规模风力发电并网基础科学问题研究”(项目编号：2012CB215100)、光宝科技股份有限公司电力电子技术科研基金项目“基于交流电子负载的虚拟电机模拟器研究”(项目编号：2013-04)、国家自然科学基金“深度故障下双馈风电机组无Crowbar保护的可控LVRT技术研究”(项目编号：51477064)资助。谨致谢意！华中科技大学硕士学位论文摘要随着环境污染和能源危机的日益严重，新能源以其清洁、低碳、可持续利用等优点受到了越来越广泛的关注。风能作为其中应用最广的可再生能源，近年来发展十分

5、迅速，其在电力能源中所占的比重也逐渐增大，对电网的影响日益突出。为维持电力系统稳定，各国并网准则都要求风电机组具有低电压穿越(LowVoltageRideThrough，LVRT)的能力，即在一定电网故障下保持不间断并网运行甚至向电网提供功率和电压支撑。双馈感应发电机(Doubly-FedInductionGenerator，DFIG)因造价低、励磁变频器容量小、有功无功可独立调节等优势成为了风电机组中的主流机型，但其定子直接并网的结构使得电网故障耦合至DFIG内部，影响到机组安全稳定运行。因此，必须从基础理论和关键技术层面

6、上解决风电机组安全、可靠、高效的故障穿越能力问题。目前的LVRT研究主要集中在两个方面：改变变流器控制策略和以增加硬件保护为主的改变电路结构的方式。在改变变流器控制策略来实施保护方面，主要有灭磁控制以及改进矢量控制方案；硬件保护方面，目前实用化的技术主要是在转子侧投入Crowbar电阻泄能。本文对DFIG进行了数学建模，在充分了解其暂态过程的基础上，分析了故障期间转子侧过压过流的原因。在总结以上两种LVRT技术优缺点的基础之上，提出了一种以主动式Crowbar技术为基础，依靠变流器自身控制实现LVRT的方法，即在故障时，将感

7、应电动势的端口特性控制成一个等效阻抗。通过理论分析，说明了此阻抗为电感特性时最有利于实现LVRT。然后，从电压电流特性的角度，对现有各种主流控制策略的端口特性进行了计算分析，结果表明，在故障期间，各控制策略的感应电动势端口都呈现一个纯电感特性。在此基础上，提出了一种新颖的基于等效电感的故障控制策略。在Matlab/Simulink中对本文提出的等效电感的控制策略进行了仿真验证，并且搭建了一台2.5kW双馈风力发电示范系统，结合电压跌落装置模拟电网故障，仿真和实验验证了该控制策略的可行性和有效性。相比于以灭磁为基础的变流器控制

8、和以I华中科技大学硕士学位论文Crowbar为基础的硬件保护方式，该控制策略具有以下特点：(1)物理概念清晰；(2)控制方式简单，无需复杂的磁链分离环节和控制策略的切换；(3)转矩脉动接近于0；(4)在不同的故障期间，自适应的调节感应电动势端口等效电感的取值，与固定了灭磁系数或者跟踪系数的