内蒙古风电场双馈风电机组低电压穿越研究

摘要

目前能源消耗问题已经成为全球经济发展所面临的重大问题，能源缺失现象尤为突出，可再生能源必将会在未来发挥更加重要的作用，其中风力发电技术的应用前景最为广阔。目前风机的装机容量在不断增加，在故障情况下尤其是电网电压骤降时，风电机组对局部电网的影响也越来越明显，因此维持风电场并网运行状态的研究逐渐得到关注和重视。
　　本文概述了国内外风电产业的发展现状，对内蒙古风力发电近年来的形势作了介绍，针对内蒙古地区装机占有量较大的双馈感应发电机的低电压穿越问题展开研究。本文总结了低电压穿越控制方法的研究现状。基于双馈感应发电机（Doubly Fed Induction Generator，DFIG）的电路磁路结构，建立了三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的双馈风电机数学模型。着重对转子侧典型Crowbar保护电路进行了研究，对Crowbar保护电路的阻值选取和Crowbar保护电路的投切策略进行了阐述。
　　对内蒙古W市M风电场2013年的双馈感应发电机组的某次脱网事故，结合风场使用的被动式Crowbar电路和M风场故障录波、故障过程以及现场实际情况进行了分析，总结了脱网事故发生的可能原因。针对 M风电场双馈发电机组目前采用的被动式Crowbar保护电路存在的问题，提出现场DFIG采用电阻附加串联电感的主动式新型Crowbar保护电路并研究了相应Crowbar电路的投切控制策略。由于低电压穿越试验具有一定的风险并且现场实验较难实现，本文基于M风电场的电气系统结构和实际的设备参数进行了仿真实验，实验结果表明现场DFIG配备新型Crowbar保护电路可以很好地实现M风场的低电压穿越，对现场具有一定的工程指导性，为今后M风电场双馈感应发电机组Crowbar电路的改造提供借鉴和参考。

目录

声明

第一章 绪论

1.1论文研究背景及意义

1.2内蒙古自治区风力发电概况与技术问题

1.3风力发电系统低电压穿越技术研究现状

1.4论文研究的主要内容

第二章 双馈感应风力发电机组的数学模型

2.1双馈感应风力发电机组变速恒频运行原理

2.2风力机的运行特性

2.3双馈感应发电机的数学模型

2.4变流器数学模型

2.5本章小结

第三章 基于Crowbar保护电路的DFIG低电压穿越方法

3.1 DFIG低电压穿越能力要求及实现方法

3.2转子侧典型的Crowbar保护电路

3.3 Crowbar电阻的选取与投切控制策略

3.4本章小结

第四章 M风场风机脱网事故分析及改进Crowbar电路的仿真研究

4.1 M风场风机脱网事故现场情况及分析

4.2改进的Crowbar保护电路

4.3基于改进Crowbar保护电路的低电压穿越仿真

4.4本章小结

第五章 全文总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢