基于直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越技术研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文基于直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越技术研究作者姓名：刘庆斌指导教师：贺立红副教授东北大学信息科学与工程学院申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：电力电子与电力传动论文提交日期：2012年6月日论文答辩日期：2012年6月日学位授予日期：年月日答懒蝴：满永奎教授评阅人：满永奎刘剑东北大学2012年6月万方数据AThesisinPowerElectronicsandElectricDrive嬲掣螂哟TheResearchonlowvoltageridethroughbase

2、d_-‘l-JOndirect-clrivenDermanentmaRnetsynchronouswindgeneratorsystemByLiuQingbinSupervisor：AsssociateProfessorLihongHeNortheasternUniversityJune2012万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所

3、做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚的谢意。学位论文作者签名：翻及匆心J签字日期：加，≥．Zz乡学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、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磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北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、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年∥学位论文作者签名：初九纸签字日期。加f≯．乡．≯’导师签名：签字日期：伽w一．多．≯乡万方

4、数据东北大学硕士学位论文摘要基于直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越技术研究摘要随着风电技术的发展，并网风力发电系统的低电压穿越问题越来越受到关注。电网穿透率较高的情况下，如果风力发电机在电网故障期间退出运行，将会给电网造成严重的影响。拥有先进风电技术的国家先后颁布了对于故障时穿越的定量的标准，在电网出现故障时需要风机保持不脱网工作，并能对电网进行无功补偿，到故障结束为止。相较于恒速的风力发电系统，在捕获风能方面变速风力发电系统的能力更加出色，可以高效的将风能转换成电能。由于具备低转速、高效率、高功率因数这些优点，

5、直驱永磁同步发电机尤为适合变速风力发电系统。本文围绕直驱永磁同步风力发电系统低电压穿越问题展开研究，并通过仿真验证了主要理论研究成果的正确性。首先阐述了风能的基本理论，搭建了风力机及PWM变流器的数学模型，通过分析能量在变流器间的传输过程来研究双PWM变流器的数学模型。机侧变流器采用转子磁场定向fd=0矢量控制策略，网侧变流器采用电网电压定向矢量控制策略。其次分别建立起仿真模型，通过仿真验证所建立起来的仿真模型以及控制策略的正确性，为研究直驱永磁同步风力发电系统低电压穿越技术建立了良好的仿真平台。然后分析直驱永磁同

6、步风力发电机组网侧变流器在电网电压三相对称跌落时的运行情况，通过对直驱永磁同步风力发电系统在电网电压三相对称跌落时运行状态的仿真，从而完成对正确性的验证，指出了风力发电系统在没有采取任何相应措施的情况下将会受到的损害。为了消除直流母线过电压，可以通过在直流侧增加Crowbar保护电路实现。为了满足电网电压跌落期间对无功的需求，需要改进网侧变流器控制策略为无功控制策略。简单介绍了两种代表性的辅助控制策略，包括桨距角控制、叶尖速比控制。最后对电网电压不对称跌落时的直驱永磁同步风力发电机组网侧变流器的功率传输进行研究，得

7、出电网正负序电压分别定向矢量控制策略，对于直流母线电压的震荡予以有效的抑制。在直流侧添加能量释放电路，当直流母线电压过高时将能量释放，从而降低直流母线过电压，由以上可实现直驱永磁同步风力发电机组在电网不对称跌落时的在线连接。关键词：直驱永磁同步；低电压穿越；Crowbar；正负序万方数据东北大学硕士学位论文AbstractTheresearchonlowvoltageridethroughbasedondirect—drivenpermanentmagnetsynchronouswindpowergenerator

8、systemAbstractAsthedevelopmentofwindtechnology，theproblemoflowvoltageridethroughongrid—connectedwindpowergenerationsystemisconcernedgradually．Whengridpenetrationishigher，ifwindgene