直驱永磁同步风力发电系统短路故障特征研究

【摘要】为缓解日趋严峻的能源危机与环境污染问题,风能作为一种清洁的可再生能源受到人们的广泛青睐,风电的开发利用以及相关技术得到迅猛发展。但随着风电机组单机容量与风电场规模的不断扩大,风电场由最初的直接接入配电网,到逐渐接入高压输电网,风电场并网后对电网的影响已不容忽视,风电场发生故障时带来的危害也将更加严重。系统深入地分析风电场的故障特征非常重要。直驱永磁同步风力发电机组由于具有无齿轮箱,机组寿命长,维护方便,能量转换效率高,对电网波动适应性好,网侧功率控制灵活等优点,进而成为目前风力发电技术领域的主要发展方向。因此,对于由直驱永磁同步风力发电机组构成风电系统的短路故障特征分析研究十分必要。本文以直驱永磁同步风力发电机组组成的风电场为研究对象。首先介绍了直驱永磁同步风力发电系统的基本结构和工作原理,以及几种常用的拓扑结构；接着建立了直驱永磁同步风力发电机的数学模型以及风力发电系统其它各部分的数学模型；之后基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了采用全功率变换器的直驱永磁同步风力发电系统的并网仿真模型,为研究提供技术平台和支持；最后以甘肃某风电场及其接入系统为例,对35kV集电线发生三相短路和相间短路故障时,直驱永磁同步风力发电系统并网运行的暂态过程进行了仿真分析,获得了直驱永磁同步风力发电系统并网时的短路故障特征波形。通过以上研究,为今后研究风电场大规模集中式并网对电网的影响以及为提出适用于直驱式永磁同步风力发电系统的继电保护配置方案提供了可靠的理论和工程参考依据。
【作者】杨昕亮；
【导师】郝晓弘；肖骏；
【作者基本信息】兰州理工大学，电气工程，2014，硕士
【关键词】风力发电；直驱式；继电保护；故障特征；建模仿真；

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