提高双馈风力发电机组低电压穿越能力的方案研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：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天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同

2、意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着风电场装机容量的逐渐提升，风力发电在电网中所占的比例也越来越大，如果在电网故障时大型风电场内的风机脱网，将会对电力系统的安全稳定运行造成很大的影响。这就要求双馈风力发电机具有低电压穿越能力，在故障导致电压跌落时能够穿越故障，保持不间断并网运行，并能向电网输送无功功率以帮助电网电压的恢复。本文对双馈风力发电机的拓扑结构进行了分析，其采用背靠背双PWM变换器，不仅有良好的输出性能，而且大大

3、改善了输入性能，可获得任意功率因数的正弦输入电流，具有能量双向流动的能力。并对故障期间DFIG的暂态特性进行了研究，分析了转子过电流和直流母线过电压的原因。传统Crowbar电路采用固定阻值的电阻，很难兼顾对转子电流和直流母线电压的抑制以及对Crowbar的投入工作时间的控制。针对传统Crowbar的不足提出了一种基于Crowbar并联动态电阻的双馈风力发电机低电压穿越方案，制定了该方案的自适应控制策略以及其阻值的整定方法。仿真分析不同跌落深度下所提方案的LVRT特性，并与改变IGBT的导通脉宽的变电阻Crowbar方案进行了比较，结果表明带并联动态电阻C

4、rowbar方案的LVRT效果较好，不仅兼顾了对转子过电流和直流母线过电压的抑制，而且在电压深度跌落时可缩短Crowbar的投入时间，有利于系统电压的恢复。当系统中含有多个风电场时，若故障发生在其中一个风电场的近端，其Crowbar投入，转子侧变流器闭锁，此时DFIG以普通的异步发电机一样运行，成为电网的无功负载，从电网侧吸收无功功率，这将对故障电压造成恶化。同时，这种无功功率的变化规律也会对相邻的风电场造成不利的影响。针对以上问题，本文提出了一种用于协调风电场之间低电压穿越的综合保护方案，仿真结果验证了该方案的有效性，即采用所提方案能够防止Crowbar

5、的连锁动作，同时最大程度补偿无功功率，这样可以适当地提高相邻风电场的电压。关键词：双馈风力发电机；低电压穿越；撬棒；并联动态电阻；静止同步补偿器ABSTRACTWiththegradualupgradingofinstalledcapacityofwindfarms,theproportionofwindpowerinthegridisalsogrowing.Ifthewindgeneratorsinthewindfarmsarecutoff,itwillhaveabigimpactonthesafeandstableoperationofthepower

6、system.Windgeneratorsarerequiredtoridethroughthefault,remainconnectedduringgridfaultandprovidereactivepowertothegridtomakeforthegridvoltagerestoration.Thiscapabilityiscalledlowvoltageridethrough(LVRT).Inthispaper,thetopologyofdoublyfedinductiongenerator(DFIG)isanalyzed.Thebacktoba

7、ckPWMconverterisusedinDFIG.Itnotonlyhasagoodperformanceoftheoutput,butalsogreatlyimprovestheperformanceoftheinput.Sinusoidalinputcurrentcanbeobtainedatanypowerfactor,andtheenergyflowisbidirectional.AnditstudiesthetransientcharacteristicsofDFIGduringafaultandthecauseofrotorover-cur

8、rentandDCbusover-voltage.Traditio