双馈风力发电系统低电压穿越技术的研究

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1、学校代码10530学号201510171875分类号TM614密级公开硕士学位论文双馈风力发电系统低电压穿越技术的研究学位申请人陆仕信指导教师刘国荣教授学院名称信息工程学院学科专业控制工程研究方向电力传动自动控制二〇一八年六月ResearchonLowVoltageRideThroughTechnologyinDoublyFedInductionWindPowerGenerationSystemCandidateShixinLuSupervisorProfessorGuorongLiuCollegeInsituteofInformationEngineeringProgramContro

2、lEngineeringSpecializationElectricpowertransmissionautomaticcontrolDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune,2018摘要随着风电并网比例不断提高，其对电力系统的影响日益加深。电力系统对风电的并网运行要求也更加严格，且现代电网要求风力发电机组必须具有低电压穿越(LVRT)能力，即在电网电压发生一定程度的骤降故障时，风电机组仍不脱网运行，并能安全穿越故障。本文以双馈风力发电系统为研究对象，对如何提高低电压穿越能力进行了深入研究。传统的矢量控制，

3、在电网理想状况下具有良好的性能，但在电网电压发生骤降故障时，其暂态衰减过程持续时间较长，极易造成转子侧过电压和过电流等现象，对变流器及风电机组的安全运行造成严重威胁。在电网电压骤降故障状态下，为研究双馈风力发电系统的低电压穿越特性，本文对几种典型LVRT控制方法进行分析，得出此类方法实质上均是通过控制转子电流指令值来加快磁链暂态衰减的结论。因此，在电流环参考值的基础上，增添定子磁链暂态分量补偿项来改善双馈风力发电系统欠阻尼特性。由于该方法中PI控制器在对交流量进行调节时性能较差，故引入PI+电流前馈补偿控制来对交流量实现较好的跟踪，进而提出改进型阻尼控制方法。改进型阻尼控制方法有效地限制

4、了转子端电压，且缩短了定子暂态磁链的衰减过程，增强了双馈感应发电机(DFIG)的故障穿越能力。针对在电网电压对称骤降故障状态下，转子侧变流器过电压及暂态衰减缓慢的现象，本文提出了一种虚拟暂态磁链控制方法。该方法与传统的灭磁控制方法相比，无需复杂的磁链观测技术，与虚拟阻尼磁链控制方法相比，无需故障检测与模式切换装置，结构简单且易于实现，同时也加速了暂态磁链的衰减过程，提高了DFIG的低电压穿越能力。实验部分介绍了双馈风力发电机组硬件实验平台与软件程序设计。硬件部分重点介绍了DSP核心板硬件的电源电路、AD采样电路、正交编码电路及IPM驱动模块等；软件部分重点介绍了主程序、PWM中断服务程序

5、、占空比计算、采样中断及SCI通信中断等程序,最后在实验平台上运行了矢量控制方法。关键词：双馈风力发电系统；改进型阻尼控制；虚拟磁链控制；低电压穿越技术IAbstractWiththecontinuousincreaseintheratioofwindpowerconnectedtothegrid,theimpactonthepowersystemcannotbeignored.Therefore,therequirementsforthegridconnectedoperationofwindpoweraremoreandmorestringent.Andthemoderngridre

6、quiresthatthewindpowergeneratorsmusthavelowvoltageridethrough(LVRT)capability.Thatistosay,whenthegridvoltageundergoesacertaindegreeofsags,thewindturbinemustremainbeconnectedtothegridandcouldsafelyridethroughthefaults.Inthispaper,itresearchedonhowtoimprovelowvoltageridethroughtechnologybasedonthed

7、oublefedwindpowergenerationsystem.Ithasgoodperformanceundernormalgridconditionswiththetraditionalvectorcontrol.However,whenthevoltageofthegridvoltagefallssuddenly,thetransientattenuationprocesslastsforalongtime,anditwi