直驱永磁同步风力发电机组低电压穿越技术的研究

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1、图书分类号：U.D.C.:工程硕士学位论文直驱永磁同步风力发电机组低电压穿越技术的研究硕士研究生：王陈晨导师：严干贵教授申请学位级别：工程硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年4月授予学位单位：东北电力大学ClassifiedIndex:U.D.C.DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringTheStudyofLVRTCapabilitySimulationofDirect-drivenPermanentMagnetWindPowerGeneratorUnitCandidate：

2、WangChenchenSupervisor：Prof.YanGanguiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringDateofOralExamination：Apr.2015University：NortheastDianliUniversity摘要随着新能源的快速发展，风力发电机组的并网容量也在不断的增加，风力发电已然成为各国能源发展战略的重要方向。在风电比例较高的电网中，若风电系统在电网电压跌落期间大面积的脱网将会对电网造成严重的影响，所以

3、应提高风机的低电压运行能力，使其在电网故障期间仍能保持并网运行，直到故障清除。本文主要针对提高直驱永磁风力发电机组的低电压运行能力展开相关的研究工作。首先，对全球风电发展的背景与现状进行了总结与阐述，并对国内外低电压穿越相关规定进行分析，指出了对直驱型风力发电机组低电压运行能力进行理论研究的必要性。其次，分析了直驱型风电机组的工作特性和运行原理，构建了基于dq同步旋转坐标系的永磁同步电机和全功率变流器的数学模型。在此基础上，分析了以发电机转速为控制量实现最大风能捕获的控制策略，以及发电机转子磁链矢量定向控制策略和网侧变流器的电网电压矢量定向控制策略。然后

4、，研究了当电网电压跌落时直驱永磁风力发电机组的运行特性。提出了一种新的低电压穿越协调控制策略，即将减少发电机出力、卸荷电阻控制和桨距角控制协调使用，以避免发电机超速和直流电容过电压为控制目标，保证变流器和发电机的运行安全，同时减少卸荷电阻的使用频率。最后，在仿真软件PSCAD/EMTDC中建立了具有低电压穿越控制电路的直驱永磁风力发电机组的仿真模型，设计电网电压轻度跌落和深度跌落两组算例，对电网发生三相短路故障时机组的低电压穿越能力进行仿真分析，仿真结果验证了本文提出的控制策略的有效性和正确性。关键词：永磁同步发电机；运行控制；低电压穿越；协调控制策略I

5、AbstractWiththerapiddevelopmentofthenewenergy,thegrid-connectioncapacityofWTGS(windturbinegeneratorsystem)increasescontinuouslyandwindturbinehasbeenanimportantareaofenergydevelopmentallovertheword.Ifthewindpowersystem,withinagridthathasahighwindpowerratio,offthesystemonalargescal

6、eduringthevoltagedrop,mightcausehugedamage.thusitisessentialtoimproveperformanceinlowvoltagesoastomaintaingrid-connectedoperationtillthetroubleiscleared.Thisessayfocusonresearchesrelatedtoimprovingperformancedirect-drivenpermanentsynchronousgeneratorinlowvoltage.Atthebeginning,th

7、isessayoffersabriefinstructionofthebackgroundandcurrentdevelopmentofthewindturbinewordwideandanalysesrelevantrulesofLVRT(lowvoltageridethrough),pointingouttheimportanceofthetheoreticalresearchoffunctionalcapacityofdirect-drivenpermanentmagnetsynchronousgeneratorinlowvoltage.Secon

8、dly,theworkcharacteristicsandoperationpr