永磁直驱风力发电系统故障穿越技术研究

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1、硕士学位论文MASTER'SDISSERTATION论文题目永磁直驱风力发电系统故障穿越技术研究作者姓名张龙妹学科专业电工理论与新技术指导教师阚志忠副教授2015年5月I中图分类号：TM46学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文永磁直驱风力发电系统故障穿越技术研究硕士研究生：张龙妹导师：阚志忠副教授申请学位：工学硕士学科专业：电工理论与新技术所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinTheoryandNewTechnologyofElectricalEngi

2、neeringRESEARCHONFAULTRIDETHROUGHCAPABILITYOFDIRECT-DRIVENPERMANENTMAGNENTSYNCHRONOUSWINDGENERATIONSYSTEMbyZhangLongmeiSupervisor:ProfessorKanZhizhongYanshanUniversityMay,2015III燕山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《永磁直驱风力发电系统故障穿越技术研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论

3、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，均已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。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《永磁直驱风力发电系统故障穿越技术研究》系本人在燕山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燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、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。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩

4、印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要随着人们对能源的需求不断增加，传统能源将面临枯竭的危险，产生的环境问题也日益严重。因此世界各国纷纷加入了风能开发的行列，致使风力发电在电网中的比重不断增加。当电网发生故障时，如果不采取任何措施，将会造成风机大面积脱网，近而影响电网电压，所以很多国家制定了低电压穿越的相关规定。永磁直驱风力发电系统(PMSG)由于省去了齿轮箱、电刷、滑环环节，提高了风

5、力机与发电机之间的可靠性，因此得到了广泛关注。本文对永磁直驱风力发电系统及电网故障时低电压穿越技术进行了分析研究。首先，建立了永磁直驱风力发电系统的数学模型，并且对整个系统控制策略进行了详细的分析研究，为低电压穿越技术奠定了基础。其次，分析永磁同步发电系统在电网电压对称跌落时的动态模型，针对直流侧过电压、逆变器网侧过电流和并网点电压支撑问题，本文分析研究了耗能和储能Crowbar保护电路、网侧逆变器无功补偿的控制方法。并且通过仿真验证了控制方法的有效性。然后，分析了永磁直驱风力发电系统在不平衡故障时直流母线波动机理。根据电网电压跌落的不平

6、衡程度采取了两种控制策略，即：在电网电压小值不平衡状态下，输出对称、正弦电网电流；在电网电压不平衡度较深的状态下，保持直流母线电压恒定，消除有功功率2倍频波动。不平衡控制中最主要的问题是电压锁相问题，其检测的准确性直接影响PMSG风力发电系统控制策略的研究效果。经过对多种锁相技术进行比较分析，本文采用了基于解耦双同步参考坐标系的锁相环(DDSRF-PLL)对不平衡电网电压进行锁相。最后，详细介绍了网侧逆变器的硬件电路设计，搭建了基于TMS320F2812控制的并网逆变器实验平台，通过实验验证了控制策略的有效性。关键词：风力发电；永磁同步发

7、电机；低电压穿越；PWM变流器；解耦双同步参考坐标系；无功补偿VAbstractWiththeincreasingdemandforenergy,thetraditionalenergywillbeindangerofdryingupandtheenvironmentalproblemwillbeincreasinglyserious.Thenationsoftheworldhavejoinedtheranksofdeveloppingthewindtechnique,whichincreasingtheproportionofwindp

8、oweringrid.Whenthefaultoccurs,largescaleofwindfieldwillbeoffthegridwithoutanymeasurements,whichw