基于Crowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越仿真研究.docx

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1、基于CrOWbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越仿真研究摘要IAbstractI11绪论11.1 我国的风能资源及利用状况11.2 世界风电技术的发展及待解决问题11.3 本文的主要工作22双馈风力发电机系统32.1 双馈异步风力发电机概述32.2 双馈异步发电机工作原理32.3 交流励磁电源工作原理42.4 本节小结53低电压穿越技术研究现状及标准63.1 低电压穿越技术概述63.2 低电压穿越技术的国内外研究现状63.3 低电压穿越技术的不同国家标准73.4 基于MAT1AB的双馈感应风力发电机低电压穿越仿真93.4.1 基于MAT1AB的双馈感应发电机（DF1G）模型93.4.2 电网

2、故障对风力发电系统的影响分析123.5 本节小结154Crowbar电路在双馈感应风力发电机中的应用154.1 Crowbar电路保护原理154.2 Crowbar电路分类164.2.1 被动式电路164.2.2 主动式电路174.3 Crowbar电路在风电并网中应用的仿真分析184.4 电阻阻值对故障下发电系统参数的影响214.4.1 阻值对转子电流的影响214.4.2 阻值对电磁转矩的影响234.4.3 阻值对直流侧母线电压的影响254.5 Crowbar电路的切除时间对系统参数的影响274.6 本节小结315总结与展望325.1 总结325.2 展望33参考文献34致谢36Conten

3、tsAbstractI1 Introduction11.1 Ourwindresourceanditsuti1izationstate11.2 Thedeve1opmentandunreso1vedissuesofwindpowertechno1ogy11.3 Themainworksofthispaper22 Doub1eFedWindGeneratorssystem22.1 Doub1e-fedasynchronousgeneratorout1ine22.2 Doub1e-fedasynchronousgeneratorprincip1e32.3 ACexcitationpowersupp

4、1yprincip1e42.4 Sectionsummary53 The1ateststudiesandstandardsof1VRTTechno1ogy53.1 1VRTTechno1ogyout1ine53.2 The1ateststudiesof1VRTtechno1ogy63.3 Somenationa1standardsof1VRTtechno1ogy73.4 DFIGmode1simu1ationbasedMAT1AB93.4.1 Doub1e-fedinductiongeneratormode1basedMAT1AB93.4.2 Effectofgridfai1ureonthew

5、indpowergenerationsystem123.5 Sectionsummary154 TheusageofCrowbarCircuitinwindpowergenerationsystem154.1 Crowbarcircuitprincip1e154.2 Crowbarcircuitc1assification164.2.1 Passivecircuit164.2.2 Activecircuit174.3 Crowbarcircuitsimu1ationinwindpower184.4 Effectsofresistorforwindpowersystemunderfau1tcon

6、ditions214.4.1 Effectsofresistancefortherotorcurrent214.4.2 Effectsofresistanceforthee1ectromagnetictorque234.4.3 EffectsofresistancefortheDCbusvo1tage254.5 Effectsofc1earingtimeofCrowbarcircuitforpowersystem274.6 Sectionsummary325 SummaryandOut1ook325.1 Summary325.2 Out1ook32References34Thanks36基于C

7、rowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越仿真研究摘要：随着风力发电技术推广，风电场容量逐步增大，低电压穿越技术得到特别重视。风力发电系统实际应用的一种发电机一一双馈异步感应发电机，本文选取该发电机为研究对象。在电网电压出现跌落后，风电机转子侧的电流变大，定子的电流变大，电磁转矩大幅波动，转速升高，极有可能出现脱网事故，甚至引发更大的连环事故。为在电网故障切除后，及时恢复电网电压、提高电网稳定性，这就要实现在故障发生后一段时间内风电机组不能脱网。提高低电压穿越能力的方法有很多，主要集中在两个方面，一是硬件电路的改造，二是控制策略的改进。利用MAT1AB建立了风电并网系统模型,在有/无电网故隙

8、情况下，分别进行仿真。木文从低电压穿越技术中选取一项较为成熟的技术一Crowbar电路，对其进行分类，选取了主动式电路中的整流桥式，并分析该电路的控制策略。在搭建的风电并网模型中应用，验证该电路能减小电磁场中的直流分量，使在故障期间减弱对电机的冲击。因Crowbar电路中的电阻对系统影响较大，着重分析电阻值对发电机转子侧电流、电磁转矩和变换器直流侧电压的影响，发现电阻阻值的选取不能过大也能过小。此外，还分析CrOWbar电路切除时间对系统的影响。关键字：双馈风力发电机，低电压穿越，CrOWbar电路，MAT1AB仿真Simu1ationStudyof1VRTfortheDFIG-basedP1

9、antswithCrowbarCircuit(Mechanica1&E1ectrica1EngineeringCo11egeofShandongAgricu1tura1University,Tai,an,271018)Abstract:Asthewindpowergenerationtechno1ogypopu1arization,windfarmcapacityincreasesgradua11y,andthe1VRTtechno1ogyhasbeenmadespecia1attention.Thispaperse1ectsthedoub1y-fedasynchronousinduction

10、generatorastheresearchobject,becauseitisatypica1generatorinthewindpowergenerationsystem.Thevo1tagedropofthepowergridcausestheincreasedcurrentonwindgeneratorrotorside,theincreasedstatorcurrent,thesharpf1uctuationsofthee1ectromagnetictorque,theincreasedrotatingspeed,very1ike1ytotakeoffthenetaccident,e

11、ventogreaterpi1e-up.Inorderthatthevo1tageofpowergridrecoversafterremova1offau1tandisimprovedthestabi1ityofit,itmakessurethatwindturbineswi11notexitthepowergridafterfau1tforaperiodoftime.Therearemanywaystoimprovethecapacityof1VRT,main1yconcentratedintwoaspects:oneisthechangesofthehardwarecircuit,andt

12、hesecondistheimprovementofthecontro1strategy.Themode1ofthewindpowersystemwasestab1ishedbasedonMAT1AB.WithZwithoutpowergridfau1t,itwassimu1atedrespective1y.Thispaperse1ectedthemorematuretechno1ogyfromthe1VRTtechno1ogiesCrowbarcircuit.Thenitwasc1assified.Thispaperse1ectedtheactiverectifierbridgecircui

13、t,andana1yzedthecontro1strategyofthecircuit.Theapp1icationofCrowbarcircuitmode1onwindpowergridmode1verifieditcanreduceDCcomponentinthee1ectromagneticfie1dtoweakentheimpactofthemotor.Duetothegreaterimpactoftheresistanceofcrowbarcircuitonthesystem,itana1yzedtheimpactofresistanceforthecurrentofthegener

14、atorrotorside,e1ectromagnetictorqueandtheDCvo1tageoftheconverter.Theva1ueofresistancecannotbebigorsma11.Furthermore,theinf1uenceofc1earingtimeofCrowbarcircuitonIhesystemwasana1yzed.Keywords:DFIG,1VRT,Crowbarcircuit,MAT1ABsimu1ation1绪论1.1 我国的风能资源及利用现状我国陆地面积广阔，海岸线长，现有的风能资源非常丰富。2004-2005年，中国气象局组织了第三次全国

15、风能资源普查，根据普查的结果，我国技术可开发(风能功率密度大于150Wm2)的陆地面积约为21()5km2考虑风电场中风电机的间距，按照5MWZkm2计算，可以在陆地上开发的量为1x106MW。根据全国海岸带和海涂资源综合调查报告可知，我国大陆沿岸浅海020m等深线的海域面积为1.57x105km22002年，全国海洋功能区划对港口航运、渔业开发、旅游以及工程用海区等做了详细规划。去掉这些区域,考虑其总量10%20%的海面可用于发电，风力发电机组的实际功率按照5MWkn计算,则近海风电装机容量为2.5X1()Smw.总的说，风能资源储量巨大，陆上加海上可装机总容量达1.25IO6MW,风电具有可大规模开发的资源基础。2013年，国家能源局出台了一系列政策措施，加强风电产业监测和评价体系建设，有针对性地解决弃风限电问题，强化规划的引领作用，实施风电年度发展计划，有序推进风电基地建设，使风电产业发展更加理性。与上一年相比，风电场建设有所加快，风电市场出现了平稳回升的势头。我国2008年2013年装机容量汇总表如图所示，可以看出每年都有大量新增装机容量，增长速度非常快，虽然中间有2011年与2012年增长的数量有所下降，但是总体来看，增长非常平稳。预计最近几年，风