SMES提高双馈感应发电机低电压穿越能力的仿真研究

摘要

随着人类能源危机的日益严重和人类对环境保护的重视,各种新能源技术如风力发电、太阳能发电、潮汐发电等取得了长足的进步。这其中,尤以风力发电技术最为成熟。风能是一种可再生的洁净能源,储量大,分布广泛。最近十几年,风电装机容量以年均超过30％的速度迅猛增长,截至2010年底,世界风电总装机容量已达到199,520MW,发电量超过4099亿千瓦时,占世界总发电量的1.92％。
　　双馈感应发电机(DFIG)是目前国内外风力发电机的主流机型,具有变速恒频、有功无功可独立调节、变换器容量小等一系列优点。但是由于其定子直接与电网相连,双馈发电机对电网故障十分敏感,应对电网故障的能力较弱。而随着风电容量在全网比例的不断攀升,最新的风电并网导则对双馈风力发电机提出了更高的要求,要求其具有一定的低电压穿越能力以应对电网故障。
　　本文首先概要了国内外风电发展现状,结合风电产业当前存在的问题引出低电压穿越的概念,并介绍了实现低电压穿越的技术方法。而后详细分析了双馈感应风力发电机和超导磁储能系统(SMES)的运行特性,包括基本原理、电路拓扑和数学模型等,通过在 MATLAB/Simulink环境下搭建相关模型仿真分析了SMES用于稳定风电场输出功率和提高风电场暂态稳定性的简单实例。
　　最后提出通过在DFIG直流母线两端并联 SMES的方法,以维持母线电压稳定,防止转子过流过压现象的产生,进而提高DFIG的低电压穿越能力。仿真结果验证了所提出方法的有效性。

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1 绪 论

1.1问题的引出

1.2国内外风电产业概况

1.3双馈风力发电机低电压穿越技术概要

1.4选题依据与本文主要研究内容

2 双馈感应发电机的运行分析

2.1引言

2.2双馈发电机的工作原理

2.3双馈发电机的等值电路

2.4双馈发电机功率流动分析

2.5双馈发电机矢量控制原理

2.6本章小结

3 超导磁储能系统的运行分析

3.1引言

3.2超导磁储能系统概要

3.3 SMES在风力发电中的应用

3.4本章小结

4 SMES提高DFIG低电压穿越能力的仿真分析

4.1仿真模型的建立

4.2仿真实例与分析

4.3本章小结

5 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献