双馈异步风力发电系统穿越电网故障运行的研究

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1、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通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，提供阅览服务，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：多仗缴导师签名：毓肉签字EtN：如膨年／月归日签字日期：汐／；年／月，aE1中图分类号：TM315，TM614UDC：621．3学校代码：10004密级：公开北京交通大学博士学位论文双馈异步风力发电系统穿越电网故障运行研究ResearchontheO

2、perationforDoublyFedInductionGeneratorSystemtoRide-throughGridFaults作者姓名：张禄导师姓名：金新民学位类别：工学学科专业：电气工程学号：08117323职称：教授学位级别：博士研究方向：新能源发电技术北京交通大学2012年12月致谢值此论文撰写完成之际，我要诚挚地感谢一直关心和帮助过我的老师、同学、朋友和家人，并感谢国家、学校和实验室给予我公费攻读博士学位的机会和良好的科研环境。在攻读硕士和博士学位期间，我要向导师金新民教授表示最由衷的钦佩和最衷心的感谢。金老师正直低调和淡泊名利的人生态度、严谨治学和实事求是的科研准

3、则、孜孜不倦和循循善诱的教学精神、以及渊博的专业知识和丰富的实践经验，潜移默化地感染和影响着我，将使我受益终生。在开展课题研究期间，金老师悉心细致的指导，不但使我学习到了理论知识，而且教会我发现和解决问题的思路和方法，项目进程中对我的鼓励和宽容，让我自信勇敢的发挥和提高自己的能力，不断取得进步。真心地感谢金老师对我的谆谆教诲，祝福金老师身体健康、阖家幸福。特别感谢童亦斌老师对我的关心和指导，让我领悟到了科研工作的思想和方法，特别感谢童老师为学生打造出优越的研究和实践平台，使我找到了研究方向并顺利地完成了博士课题。特别感谢梁晖老师耐心且独有见地的理论指导，作为良师益友，对我的课题研究和

4、论文撰写给予了很多帮助。特别感谢刘京斗老师在开展工程实践方面的关心和指点，“并肩作战”在实验一线的日子让人难忘。感谢吴学智老师以及实验室其他老师的关心和帮助，日常点点滴滴的指导伴随着我课题研究的始终。感谢实验室同学们的关心和帮助，特别感谢战亮宇和唐芬师姐以及周飞师兄的指点，感谢施韵、谢路耀、黄杏、梁建刚、郁灿、刘博如、吴帅、袁泉、王文明等同学的帮助。在此一并表示谢意。在我成长的过程中，父母对我仁慈悉心的理解和关爱，使我积极乐观、专心致志地度过了漫长的校园生活，谆谆教导让我受益终身，深深地感谢父母无私的爱，祝父母身体安康，万事顺心。特别感谢马添翼对我科研工作的支持和日常生活的关爱，祝愿

5、我们在一起的日子永远幸福。最后，衷心感谢在百忙之中评阅论文和莅临答辩现场的各位专家、教授以及阅读本论文的所有读者。感谢在成长道路上关心、理解和帮助我的每一个人!张禄2012年10月2日于红果园中文摘要摘要：近年来，国内外风力发电产业迅猛发展，大规模风电接入带来了电网稳定性和电力调度困难等问题，因此各国风电接入标准要求风电场及其风电机组具备更强的抵御电网故障的能力。双馈异步发电机(DFIG)的定子在并网运行中与电网直接相连，电网故障容易对DFIG的运行特性产生影响，甚至造成机组故障脱网，因此值得对双馈风电机组“穿越”电网故障的相关技术问题进行深入研究。本文针对接入到大电网的双馈风力发电

6、系统“穿越”电网故障的相关技术问题开展研究，工作重点在于电网故障下的DFIG特性和双馈变流器控制。通过理论分析、控制方法提出、仿真研究和实验验证，力求全面、准确、深入的完成课题研究工作，取得一些兼具科研学术和工程应用价值的成果。1．为了满足电网故障下对双馈风力发电系统的研究，建立了在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相同步旋转系下的DFIG暂态数学模型。分别采用ABC划分方案和对称分量法，揭示了实际电力系统中电压跌落故障类型的变化规律和机组并网端电压的跌落特点。综合考虑电网电压跌落和恢复两个过程，对电网不对称跌落下的DFIG电磁响应过渡过程进行了定性描述和定量分析，重点对定子暂态磁链

7、引起的转子电压响应进行了理论计算和仿真研究，提出了根据正序和负序电网电压分别求解定子磁链和转子电压动态响应的方法，采用矢量轨迹图直观地描述了这一动态响应过程。研究发现定子磁链暂态分量和转子过压是影响DFIG系统控制性能的主要因素，这为控制软件改进和硬件保护设计提供了理论依据。2．基于定子磁链或定子电压定向的矢量控制，通过在转子控制中添加转子反电动势前馈补偿项，能够增强电机侧变流器(RSC)在电网电压小幅跌落下的连续运行能力。针对电网电压对称跌落，提出了一种