直驱永磁风电机组低电压穿越的仿真研究

摘要

风电,作为目前发电效率最高、技术最成熟的可再生能源,也是巾国发展的最快新能源之一。随着全球风电场装机容量的逐步提高,电力系统对风电场供电质量的要求也在随之提高。风电机组则需要承担有功支撑,并有一定低电压穿越【1】(Low Voltage Ride Through,LVRT)的能力,并在电网故障的情况下有一定持续运行的能力。低电压穿越( LVRT)技术是风力发电系统中非常关键的技术之一。直驱型风力发电机组由于其具有较高的能量转换效率、灵活的并网功率控制及较高的安全可靠性等优点,成为继双馈型风电机组之后风力发电技术的重要研究方向之一。
　　本文首先对国内外风力发电的发展现状进行阐述,对目前国内外的风电测试规程进行了对比,分析研究了目前风力发电机组技术中的低电压穿越所存在问题及研究现状,确定了本文的研究对象和主要内容。
　　其次,介绍了风电机组的分类,分析了直驱型永磁同步风力发电机组的结构和原理,通过PSC^D/EMTDC仿真平台建立了直驱永磁风电机组稳态数学模型。并在原有的模型上进行控制策略的改进,分别加入了直流侧卸荷保护电路控制和网侧变流器运行在无功补偿模式两种控制策略,并进行了仿真。
　　最后,分别对变速运行,恒速运行及故障状态运行和STATCOM模式下运行的结果进行了分析,井验证了仿真模型的正确性。

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1 绪论

1.1国内外风电发展现状

1.2 课题研究意义

1.3 风电并网低电压穿越发展现状

1.4论文的主要研究内容

2 直驱永磁同步风电机组的数学模型

2.1风电机组的分类

2.2双馈型与直驱型风力发电机组特点对比

2.3 直驱永磁同步风电机组的仿真模型

3 基于 PSCAD 仿真平台的永磁直驱风电系统的建模

3.1模型结构

3.2 仿真平台介绍

3.3 风电机组主要参数

3.4 风速模型仿真

3.5 风轮控制策略及仿真模型

3.6 永磁同步发电机模型仿真

3.7双 PWM 型变流器模型及控制

4．提高风电机组的低电压穿越能力的措施

4.1 直流卸荷电路模型及控制策略

4.2 网侧变流器无功补偿控制策略

5. 仿真结果分析

5.1 正常情况下的直驱永磁同步风力发电机组的稳态及动态性能的仿真分析

5.2 电网故障下直驱永磁同步风力发电机组的运行特性的仿真分析

5.3 单相接地故障下直驱永磁同步风力发电机组的运行的特性

5.4 电网故障时运行在STATCOM模式的仿真分析

6 结论与展望

参考文献

致谢