直驱式永磁同步风力发电系统低压穿越技术研究.pdf

《直驱式永磁同步风力发电系统低压穿越技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号密级直驱式永磁同步风力发电系统低压穿越技术研究研究生姓名：黄浩指导教师姓名、职称：秦斌教授学科专业：电力电子与电力传动研究方向：复杂电气系统的信息集成与协调控制湖南工业大学二〇一八年三月二十日`摘要人类社会不断的发展，对能源需求也在逐渐增加，快速消耗不可再生能源，对自然环境产生严重了破坏。为了人类命运共同体，各国正致力于绿色风能开发和利用，直驱式永磁同步风力发电机凭借其结构简单、发电效率高、运行可靠性高等特点，被各国大力推广，与之配套的风电安全并网运行控制也成为了研究热点。为研究直驱式永磁同步风电机组在电网故障情况下的并网运行特性，检验风电机组低压穿越能力，设计了

2、基于变压器型的电压跌落发生器（VSG）。针对现有变压器形式VSG设计方案受开关器件限制以及电压跌落时间无法精确控制等问题，提出了一种基于三相自耦变压器、由IGBT双向开关与接触器配合使用的三相VSG设计方案。实验结果表明，该VSG设计方案能模拟各种类型的电压跌落故障，为风电机组低电压穿越能力的验证提供了有利条件。分析了电网故障时直驱式永磁风力发电系统并网运行特性，由于接入点的电网电压发生跌落，风电机组侧与电网侧功率不对等，导致变流器直流母线上的电压瞬间升高超出额定值。提出了一种功率协调控制方法，机侧变流器控制直流母线电压恒定、改变发电机电磁转矩，优先利用风机转子来承担不

3、平衡能量，同时变桨系统改变桨距角减少风机风能捕获；网侧变流器采用有功和无功的解耦控制，向电网输入最大限度的无功功率，减小电网接入点电压跌落幅值；通过仿真验证所述控制方法，能有效减少储能系统出力并在全风域范围内提高系统低电压穿越能力。为应对更加恶劣电网故障进一步提升风机在低压穿越能力，提出了在直流母线加装超级电容储能系统，储存直流侧上风机自身内部不平衡能量。分析了基于超级电容储能直驱永磁风力发电系统运行时功率平衡关系，建立了超级电容的储能系统的模型和双向DC/DC变换器模型，给出控制策略和主要参数设计。仿真结果显示，储能系统在电网电压发生跌落时，储存了母线上的不平衡功率，

4、提高了系统低电压穿越深度。关键词：直驱风力发电，低电压穿越，电压跌落发生器，PWM变流器，超级电容储能系统IABSTRACTInordertodevelophumansociety,thedemandforenergymustincreaserapidly,resultinginthedepletionofnon-renewableenergyandseriousdamagetotheenvironment.Forthesakeofhumandestinycommunity,allcountriesarecommittedtogreenwindenergyutiliza

5、tion.directdrivepermanentmagnetsynchronouswindturbinehasbeengreatlypromotedanddevelopedbyallcountriesduetoitssimplestructure,highpowergenerationefficiency,highoperationalreliabilityandothercharacteristics,anditssupportingsafeandstablegrid-connectedoperationcontrolhasalsobecomearesearchho

6、tspot.Inordertostudythegrid-connectedoperationcharacteristicsofdirect-drivepermanentmagnetsynchronouswindturbineundergridfailure,avoltagesaggeneratorbasedontransformerisdesigned.inviewoftheshortcomingsoftheexistingtransformervsgdesignscheme,suchaslimitedbyswitchingdevicesandinaccuratecon

7、trolofvoltagesagtime,athree-phasevsgdesignschemebasedonthree-phaseautotransformerandusedbyIGBTbidirectionalswitchandcontactorisproposed.Theexperimentalresultsshowthatthevsgdesignschemecansimulateallkindsofvoltagedropfaults,whichprovidesfavorableconditionsfortheverificatio