基于CROWBAR电路的双馈风电机组低电压穿越控制策略研究

摘要

二十一世纪以来，风能作为新兴的绿色能源，越来越多的受到关注。世界上许多国家和地区都在积极发展风电，同样，我国的风电事业也在蓬勃发展。随着风电机组的快速发展，风电装机容量在电网中的比例越来越高，对电网的影响也越来越大。作为主流机型之一的双馈风力发电机并入电网后，发电机的稳态特性、动态响应和暂态特性对电力系统的稳定运行有着非常大的影响。当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在一定的电压跌落范围内，风电机组能够不间断并网运行的能力，即低电压穿越能力，也成为近几年的研究热点。本文参照最新的电网导则，提出了基于crowbar 电路的双馈风电机组低电压穿越保护策略。文章主要包括以下内容： （1）分析了风电机组恒速恒频与变速恒频的区别，阐述了双馈风电机组变速恒频运行的原理； （2）对风电机组中的风力机、机械轴系、双馈电机、变流器进行数学建模。其中，详细演示了坐标变换的过程，在物理模型的基础上，分别推导出了双馈电机在abc 坐标系下和在dq 坐标系下的数学模型； （3）电网电压跌落时，对双馈电机定、转子过流、过压进行分析，详细分析了转子过流的产生过程，并利用MATLAB/Simulink 工具进行了仿真。提出了在电网电压大幅跌落时，双馈电机基于crowbar 电路的保护策略； （4）介绍了两种主流crowbar 电路结构，通过对比，分别总结了active crowbar和passive crowbar的不同保护效果。然后在整流桥式active crowbar的基础上进行改进，增加了检测和控制模块，通过仿真波形图验证了电路改进的有效性。基于activecrowbar 电路双馈电机成功的实现了低电压穿越。最后分析了影响crowbar 保护效果的两个因素：投切时刻和旁路电阻。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第二章 双馈风电机组的基本原理

第三章 双馈变速风电机组建模

第四章 低电压穿越

第五章 CROWBAR电路

第六章 结论

参考文献

致谢