【摘 要】
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随着人类社会的迅速发展,对清洁能源的需求急剧增长,风力发电在电网中所占的比例也越来越大。如果是电网发生严重故障,导致大规模并网的风电机组解列,不利于电力系统的安全稳定运行。因此,双馈风力发电机组具备一定低电压故障穿越(LVRT)能力已成为风电机组并网的必要条件,在电网故障导致电压跌落时能够持续不脱网运行从而穿越故障区间,同时能向电网输送无功以支撑电网电压。本文主要研究转子Crowbar电路的低电压
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随着人类社会的迅速发展,对清洁能源的需求急剧增长,风力发电在电网中所占的比例也越来越大。如果是电网发生严重故障,导致大规模并网的风电机组解列,不利于电力系统的安全稳定运行。因此,双馈风力发电机组具备一定低电压故障穿越(LVRT)能力已成为风电机组并网的必要条件,在电网故障导致电压跌落时能够持续不脱网运行从而穿越故障区间,同时能向电网输送无功以支撑电网电压。本文主要研究转子Crowbar电路的低电压穿越技术。本文首先概述了在全球性的能源开发中发展风力发电的意义以及我国风电事业的发展规模,并介绍了目前国内外研究双馈风电机组的低压穿越技术的现状和存在的主要问题,阐述了现有基于各种低压穿越技术方案的利弊。对双馈风电机组的结构和运行原理进行阐述。建立了双馈风电机组的功率变流器和给出了其控制策略。针对传统转子Crowbar保护电路采用固定阻值的电阻,无法共同抑制转子电流和直流母线电压的升高,给出了一种基于可调整Crowbar电阻阻值的双馈风力发电机(DFIG)组低电压穿越方案,建立了 Crowbar阻值的标定方法,结合电网出现故障导致电压跌落时DFIG的暂态过程制定了可调整阻值的控制策略,实现Crowbar电阻和调整电阻的投切控制。通过仿真和传统Crowbar的保护电路方案相比该方案可以有效地共同抑制转子过电流和直流母线电压的升高。最后分析了 DFIG的无功输出特性,针对机组在故障期间投入Crowbar后导致电压跌落更为严重的问题,采用静止同步补偿器(STATCOM)作为风电机组的无功补偿单元,建立了在投入Crowbar前后的DFIG和STATCOM的无功电压控制策略,制定出一套双馈感应发电机和无功补偿设备STATCOM共同参与的无功电压调控方案。仿真结果表明相较于仅DFIG参与无功电压调控方案,该方案能有效地改善双馈风力发电系统的低电压故障穿越能力。图[48]表[1]参[82]
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