直驱电励磁风电机组的直流侧电压波动抑制及低电压穿越控制

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1、直驱电励磁风电机组的直流侧电压波动抑制及低电压穿越控制重庆大学硕士学位论文(专业学位)学生姓名：卡里哈尔·安尼万别克指导教师：颜伟教授兼职导师：王勇教授级高工学位类别：工程硕士(电气工程领域)重庆大学电气工程学院二O一五年五月DC-linkVoltageFluctuationandLowVoltageRideThroughControlofDirect-driveElectricallyExcitationWindGeneratorAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoft

2、heRequirementfortheProfessionalDegreeByShalhar·AnvarbekSupervisedbyProf.YanWeiPluralisticSupervisedbyProf.WangYongProfession:ME(ElectricalEngineeringField)SchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要当今世界能源安全问题日益突出，生态环境恶化日趋严重，风力发电作为一

3、种相对成熟的清洁型可再生能源受到越来越重视，是解决能源问题的一种有效途径。在各种风力发电机组中，直驱电励磁同步风电机组由于其传动系统简单、避免采用昂贵的永磁材料、励磁可调、发电效率高、运行可靠性好等优点而受到广泛关注。因此，本文以直驱电励磁同步风电机组为研究对象，深入研究了抑制直流侧电压波动的控制策略，并对电网故障情况下机组的低电压穿越进行了探讨，主要内容概括如下：①本文根据直驱电励磁同步风电机组并网结构特点，重点介绍了风力机、传动系统、电励磁同步电机、整流逆变环节等几个主要模块的工作原理和数学模型，为后续研究奠定了基础。②提出了新型直流侧电压波动抑

4、制策略。当风速突变时，采用传统双闭环控制策略的网侧变流器不会及时改变并网输出有功功率，直流侧电压出现大幅度波动，这将不利于电力电子器件和整个风电机组的稳定运行。因此本文在分析直流侧电压波动产生机制的基础上，针对直驱电励磁风电机组提出了考虑直流电压偏差信息的直流电压波动抑制策略。在风速突变时，基于最大风能跟踪控制的网侧变流器在直流电压偏差信息的补偿作用下及时改变并网输出有功功率，稳定直流侧电压。仿真分析表明，本文所提控制策略在风速突变时能够有效抑制直流电压波动。③设计了基于风电机组惯性储能的低电压穿越控制策略。为了提高基于不可控整流器-可控逆变器并网的

5、直驱电励磁风电机组低电压穿越能力，详细分析了基于直流侧卸荷电路的常规低电压穿越控制策略的不足，进而设计了基于风电机组惯性储能的低电压穿越控制策略。在电网故障期间，该控制策略限制发电机电磁功率，使得大部分不平衡功率由发电机转子承担；并根据电网电压跌落深度，网侧变流器给电网提供一定的无功功率，支持电网恢复。以两种不同深度的电网电压跌落故障为例，对本文所提控制策略和基于卸荷电路的常规低电压穿越方法进行仿真对比，仿真结果表明，本文所提控制策略能使机组在电网故障下的运行性能得到有效改善。关键词：风力发电，直驱，电励磁，直流侧电压，电网故障，低电压穿越I重庆大学

6、硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWorldenergysecurityproblemhasbecomeincreasinglyprominent,ecologicalenvironmentdeterioratealsoseriously.Inthiscase,windpowerasonekindsofgreenrenewableenergy,whichisaneffectivewaytosolvetheenergyproblem,hasattractedpeople’sattentiondaily.Direct-driveelectricexci

7、tationsynchronouswindgenerator(D-EESWG)isanewtrendinallkindsofwindgenerator.It’sbeenfollowedofsimplyreliabledrivingsystem,unnecessarilyexpensivepermanentmagneticmaterials,highpowergeneratingefficiencyandsoon.BasedonD-EESWG,thisthesisresearchcontrolstrategyofrestrainingDC-linkvo

8、ltagefluctuation,anddiscusslowvoltageridethrough(LVRT)