直驱风力发电机运行控制及低电压穿越技术研究

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1、万方数据国内图书分类号：TM614国际图书分类号：621．3专业硕士学位论文学校代码：10079密级：公开直驱风力发电机运行控制及低电压穿越技术研究硕士研究生：导师：寸!，⋯：企业导师：申请学位：专业领域：培养方式：所在学院：答辩日期：授予学位单位：杜鹏刘其辉刘志超工程硕士电气工程全曰制电气与电子工程学院2014年3月华北电力大学万方数据ClassifiedIndex：TM614U．D．C：621．3ThesisfortheMasterDegreeResearchonOperationalControlMethodsandLowV

2、oltageRideThroughofDirectlyDrivenWindTurbineCandidate：Supervisor：School：DateofDefence：Degree—Conferring—Institution：DuPengProf．LiuQihuiSchoolofE1ectrical＆ElectronicEngineeringMarch，2014NorthChinaElectricPowerUniversity万方数据华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《直驱风力发电机运行

3、控制及低电压穿越技术研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期问独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：奉i的日期：历怦年多月巧曰华北电力大学硕士学位论文使用授权书《直驱风力发电机运行控制及低电压穿越技术研究》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发

4、表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于(请在以上相应方框内打“4”)：保密口，在年解密后适用本授权书不保密口储虢夯稠乌剔磴各矧撕日期：Zo，F日期：Zolt年岁月衫日年多月砧曰万方数据华北电力大学硕士学位论文摘要随着能源危机的日益加剧，风电作为绿色电力能源，是解决能

5、源问题的关键所在。永磁直驱风力发电机因其运行效率高、低电压穿越能力强而备受关注，得到了越来越广泛的应用。本文以永磁直驱风力发电机为研究对象，深入研究了稳态时永磁直驱风力发电机机侧变流器和网侧变流器的控制策略，并对故障情况下变流器的低电压穿越进行了分析，主要工作内容有：(1)对永磁直驱风力发电系统中的基本组成元件建立了详细的数学模型，并提出了主电路中元件参数的选择方法。根据对数学模型分析，在PSCAD／EMTDC软件环境下，建立了各个元件仿真模型。(2)设计了机侧变流器的基于转子位置角定向的控制策略，控制策略实现了永磁直驱发电机的转

6、矩电流与励磁电流解耦，并且能够实现最大风能追踪功能。在PSCAD软件中建立了适合更大规模仿真需求的机侧控制简化模型，验证了控制策略的正确性及有效性，一同时也大大提高了仿真运行速度，为机群建模仿真提供了条件。(3)根据网侧变流器的数学模型，设计了网侧变流器的控制策略。控制目标是完成有功、无功的解耦控制及稳定直流电压。在PSCAD软件中，建立了1．5MW永磁直驱风力发电系统的仿真模型，并对阶跃风速下的风电机组运行进行了仿真。仿真结果显示，永磁直驱风力发电系统能够实现最大风能追踪，直流母线电压稳定，网侧电流谐波小，网侧运行在单位功率因数

7、下。验证了机侧和网侧变流器控制策略的有效性。可供工程应用参考。(4)对电网对称故障和不对称故障时的直驱风电机组低电压穿越技术进行了研究。对于电网发生对称性故障时，提出了发电机的低电压穿越控制策略。采用限制电机发出功率的控制算法，实现低电压穿越功能。该方法相对于现在应用较多的crowbar投切及直流卸荷电路的低电压穿越方法，不需要对电机主电路进行改造，减少了保护电路部分维护工作量。对于电网发生不对称故障的情况，提出了基于双dq坐标系下的不对称控制策略，实现抑制有功功率震荡、稳定直流电压的功能。对以上两种控制策略，在PSCAD中进行了

8、仿真验证，仿真结果证明了控制策略的有效性。具有工程应用的参考价值。关键词：永磁直驱风力发电，最大风能追踪，解耦控制，低电压穿越，变流器万方数据华北电力大学硕士学位论文AbstractAstheenergycrisisisgettingovermor