电压跌落时双馈电机电磁暂态过程仿真与分析

【摘要】全球气候变化和能源供应安全是当今世界面临的严峻挑战,大力开发可再生能源是应对这两大挑战的重要途径。风力发电是目前主要的可大规模商业化应用的可再生能源,双馈感应式风力发电机(doubly-fedinductiongenerator,DFIG)因其具有优良的发电运行性能,在目前的风力发电中得到了广泛的应用。在面对常见的故障类型如电网电压跌落时,其独特的结构导致风电机组对电网波动极为敏感。因此研究DFIG在电压跌落故障时的暂态响应,提高风电机组的低电压穿越能力(lowvoltageridethrough,LVRT)具有很重要的意义。本文的主要研究内容包括：首先,针对双馈风力发电系统定子侧直接与电网相连,转子侧通过变流器与电网相连的特殊结构,介绍了其变速恒频的基本工作原理,从等效电路出发,在基本电磁方程式的基础上,推导了同步两相旋转坐标系下的DFIG5阶数学模型和3阶数学模型；其次,在MATLAB/SIMULINK平台上搭建了相应的风力发电系统模型,对建立在两种模型上的DFIG在电网电压跌落故障下的暂态过程进行了仿真研究,结果表明DFIG的5阶数学模型在电压跌落时的暂态响应更为清晰和细致,能更精确地表征其在电压跌落时的暂态响应过程；传统控制策略下的DFIG在电网电压恒定时具有良好的输出性能,但在电网电压跌落故障下会造成暂态响应波动过大,制约其低电压穿越运行的不利影响,为此提出了在网侧变流器进行负载电流的前馈补偿控制,在转子侧考虑定子电流变化,对转子电压参考量进行补偿的改进控制。仿真结果表明,与传统控制方法相比,采用改进策略可有效抑制电压跌落故障期间出现的转子过电流剧烈振荡,改善有功功率、无功功率的输出性能,验证了网侧负载电流前馈补偿控制与转子侧考虑定子电流变化的改进控制策略在提升机组低电压穿越能力方面的有效性。
【作者】王小龙；
【导师】陈伟；
【作者基本信息】兰州理工大学，电力系统及其自动化，2014，硕士
【关键词】风力发电；DFIG；电压跌落；暂态响应；低电压穿越；

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