【摘 要】
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随着人们环保意识的增强,风能作为一种清洁的可再生能源,受到了世界各国的高度重视,风力发电已成为各国能源发展战略的重要方向。双馈感应风力发电机组(Doubly-Fed Induction
【出 处】
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华北电力大学(北京) 华北电力大学
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随着人们环保意识的增强,风能作为一种清洁的可再生能源,受到了世界各国的高度重视,风力发电已成为各国能源发展战略的重要方向。双馈感应风力发电机组(Doubly-Fed Induction Generator, DFIG)因具有变频器容量小、风能利用率高、结构简单和控制灵活等诸多优点而成为主流机型。其定子直接与电网相连,通过励磁变换器控制转子电流,间接调节定子侧输出功率,这种结构使得风电机组的电网故障穿越能力较弱。因此本文就如何提高双馈感应风力发电机组的故障穿越能力问题展开相关研究工作。本文通过对风力发电发展现状和大规模风电并网后对电网稳定性可能造成的影响进行了阐述,指出了对双馈感应风力发电机组故障穿越能力进行理论研究的必要性；同时阐述了用户电力技术动态无功补偿设备的研究现状。在d-q坐标系下建立了双馈感应风力发电机组的动态数学模型,以该数学模型为基础,建立了转子侧基于定子磁链定向的矢量控制策略和网侧基于电网电压定向的矢量控制策略模型,并进行了仿真分析,结果表明矢量控制时DFIG的低电压穿越能力非常有限。为了进一步提高双馈感应风力发电机组的低电压穿越能力,本文采用动态无功补偿设备进行无功补偿的控制方法。并在d-q坐标系下建立了配电网静止同步补偿器(Distribution Static Synchronous Compensator, D-STATCOM)的数学模型,在此基础上,介绍了其在电网电压跌落时无功补偿的工作原理,分析了电网电压定向的前馈解耦控制策略。最后分析了电网电压跌落时DFIG的暂态特性。在仿真软件PSCAD/EMTDC中建立了含D-STATCOM的风电场并网系统仿真模型,设计算例对电网发生三相短路故障时双馈感应发电机组的低电压穿越能力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。
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