直流换相失败故障下双馈风电机组连续故障穿越控制策略研究

摘要

由于直流输电系统输送容量大、输送距离长且经济性好、潮流快速可控、适合电网异步互联，因此在大规模风电外送系统中得到了广泛的应用。然而，高压直流输电系统的不断投运给直流送端电网的安全稳定运行提出了新的挑战。换相失败故障是直流输电系统常见的故障形式之一。当直流系统逆变侧换流站发生换相失败故障后，送端电网电压呈现先低后高且连续变化的特性。这可能导致并网双馈风电机组低、高电压故障连锁脱网，威胁送端电网的安全稳定运行。为提高直流换相失败场景下送端电网的安全稳定性，本文将结合换相失败故障下的送端电网电压特性研究双馈风电机组的连续故障穿越控制策略，以充分发挥机端电压连续变化条件下双馈风电机组的故障穿越能力，实现换相失败情况下的故障穿越运行。本文的主要研究内容如下：　　首先，建立了风电直流外送系统仿真模型。基于所建模型仿真分析逆变侧换相失败故障下的送端电网电压特性，揭示换相失败故障期间送端电网电压波动机理，并进一步分析电网强度对送端交流电压波形的影响。　　其次，建立了描述换相失败故障期间送端电网电压变化特征的换相失败电压模型，并进一步深入分析换相失败故障对并网双馈风电机组的影响。同时，从基本原理、故障穿越性能角度对比分析了DFIG风电机组现有改进励磁控制策略。　　最后，考虑换相失败故障期间机端电压变化的动态特性和双馈风电机组的无功支撑能力，提出了双馈风电机组的连续故障穿越控制策略以实现换相失败故障穿越。同时搭建了仿真和实验平台，对提出的连续故障穿越控制策略进行仿真和实验验证。仿真和实验结果表明本文提出的双馈风电机组连续故障穿越控制策略可以充分发挥机端电压连续变化条件下双馈风电机组的故障穿越能力，提高故障穿越性能。　　本文所做工作可为提高机端电压连续变化条件下双馈风电机组的故障穿越性能提供理论基础，为增强直流输电系统换相失败故障下送端风电场及电网的安全稳定性提供技术支撑。

目录

1 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2.1 大规模风电直流外送系统研究现状

1.2.2 换相失败故障下送端电网运行特性及控制的研究现状

1.2.3 双馈感应风力发电机组故障穿越控制策略研究现状

1.3 本文主要工作

2 风电直流外送系统建模及换相失败故障下送端电网电压特性分析

2.1 引言

2.2.1 高压直流输电系统建模

2.2.2 双馈风电场建模

2.2.3 风电直流外送系统模型

2.3.1 换相失败故障下送端电网电压波动机理分析

2.3.2 换相失败故障下电网强度对送端交流电压波形的影响

2.4 本章小结

3 换相失败故障下 DFIG 系统现有励磁控制策略评价分析

3.1引言

3.2.1换相失败故障对RSC的影响

3.2.2换相失败故障对GSC的影响

3.3 换相失败故障下DFIG系统现有励磁控制策略评价分析

3.3.1灭磁控制策略评价分析

3.3.2虚拟电感类控制策略评价分析

3.4 本章小结

4 DFIG 风电系统连续故障穿越控制策略

4.1 引言

4.2.1 RSC 连续故障穿越控制策略

4.2.2 GSC连续故障穿越控制策略

4.3仿真验证

4.4本章小结

5 实验研究

5.1 引言

5.2.1实验系统硬件

5.2.2实验系统软件

5.3 实验结果分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

参考文献

附 录

A. 仿真及实验系统参数

B. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

C. 作者在攻读硕士学位期间申请的专利目录

D. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

E.学位论文数据集

致 谢