采用串联耦合动态电压补偿实现风电机组低压穿越研究

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1、隶．初大·坚硕士学位论文万方数据采用串联耦合动态电压补偿实现风电机组低压穿越研究本论文获国家自然科学基金(51137001，51320105002)资助万方数据RESEARCHONTHEWINDTURBⅢESLOWVOI』AGERIDETHROUGHMTHSERIESCOUPLEDDYNAMICV01月AGECOMPENSATIONAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheProfessionalDegreeofMasterofEngineeringBYXIONGLiang-genSupervisedbybupervlsedCHENGM

2、ingandZHANGJian-zhongSchoolofElectricalEngineeringSoutheastUniversityMay2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它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己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权

3、保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研魁躲僵皇氩雠：期：7-o心,卜名万方数据摘要近年来，雾霾天气影响我国华北，华东地区，人们对环境的重视程度越来越强。我国现大力发展新能源，相继规划建立甘肃酒泉、新疆哈密、河北、吉林、蒙东、蒙西、江苏沿海、山东等千万千瓦级风电场，风电已经成长为能源结构中重要组成部分。但大规模风

4、电接入电力系统将对电网的安全稳定带来极大的挑战，例如2011年，在我国西北电网发生多起风电机组大规模脱网事故，直接威胁西北电网安全。各国电力运行商根据各国自身的电网结构先后对风电场并网提出了严格的技术规定，其中风电机组需要具备低电压穿越(LVRT)能力就是一项重要指标。本文采用串联耦合动态电压补偿方案来辅助双馈异步风电机组(DoublyFedInductionGenerator,DFIG)和笼型异步风电机组(SquirrelCageInucfionGenerator,SCIG)实现LVRT进行了系统的研究，论文的主要工作如下：(1)基于动态电压恢复器(DynamicVoltage

5、Restore．DVR)的思想，在PSCAD／EMTDC上构建了分相串联耦合补偿(splitphaseseriescouplingcompensation：SP．scc)控制系统模型以辅助风电机组实现LVRT。由于SP．SCC拓扑结构采用的是分相结构，每相逆变电路独立控制。SP．SCC控制系统采用双向晶闸管进行投切，在电网正常情况下，双向晶闸管电路导通，SP．scc丰b偿系统闭锁处于旁路状态，在检测电网公共连接PCC点相电压低于0．9pu时首先利用SP．SCC系统中的直流电压通过逆变器对双向晶闸管实施反压技术，以实现双向晶闸管的快速关断，及时启动串联耦合电压补偿，提高SP．SCC

6、动态响应时间。对SP．SCC系统进行了数学建模，设计了电压外环电感电流内环的双闭环控制系统，并分析控制系统参数的取值，仿真验证控制算法的正确性。(2)考虑现有风电场中风电机组大都通过△．Y型变压器接入高压电网，在电网发生故障情况下，风电机组端电压不存在零序分量，因此设计了一种标准串联耦合补偿(Threephasestandardseriescouplingcompensation：ST-SCC)拓扑结构。采用标准三相变换器结构，设计了基于正负序分离的双电压PI调节器对机端实施正、负电压补偿，在电网正常情况下，为对ST_SCC补偿系统进行旁路，采用由IGBT和二极管组成的旁路开关。

7、在PSCAD／EMTDC上建立相应的仿真模型，仿真结果验证了该拓扑结构、控制算法、以及旁路投切开关的可行性和有效性。(3)DFIG机组定子绕组直接与电网连接，通过背靠背变换器进行励磁，特殊的拓扑导致DFIG机组对电网故障异常敏感。本文建立了DFIG机组的仿真模型，分析了DFIG机组在电网故障下的定、转子绕组的暂态过程，在PSCAD／EMTDC上分别采用分相串联耦合补偿SP．SCC和标准串联耦合补偿ST-SCC两种方案对DFIG机组辅助低压穿越进行仿真，仿真结果验证了两种串联耦合补