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电压不平衡跌落下双馈感应发电机灵活功率控制研究

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目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

2 电压不平衡下用于DFIG功率控制的电流指令值计算方法

2.1 引言

2.2 传统的转子、网侧变流器电流指令值

2.3 改进的转子、网侧变流器电流指令值

2.4 本章小结

3 电压不平衡下DFIG功率控制特性分析

3.1 引言

3.2发电机定子有功、无功功率波动

3.3发电机总输出有功、无功功率波动

3.4 转子相电流峰值及调节系数可行域

3.5直流母线电压波动及调节系数可行域

3.6 本章小结

4 电压不平衡下DFIG灵活功率控制策略

4.1 引言

4.2 计及转子电流限制的DFIG灵活功率控制

4.3计及转子电流与直流电压波动限制的DFIG灵活功率控制

4.4 本章小结

5 仿真分析

5.1 引言

5.2 单机系统仿真分析

5.3 多机系统仿真分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 本文结论

6.2工作展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

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摘要

电压的不平衡跌落将会引起双馈感应发电机(DFIG)转子过电压和转子过电流,可能损坏DFIG机组的变流器,还有可能引起直流母线电压波动,造成输出功率大幅度的波动和严重的发电机电磁转矩振荡,这些都将危害到双馈机组的安全运行和机组注入系统的电能质量。考虑到DFIG在风力发电系统广泛使用,大量的DFIG脱网,会引起电力系统的不稳定问题,电网规范已明确规定,在短时电网故障期间,DFIG机组必须承受由电网故障引起的不平衡电压扰动而保持不脱网运行,为确保其安全运行,以便向电网提供支持,需要深入研究并分析电压发生不平衡跌落时DFIG的动态运行特性和功率控制方案。论文的主要内容有如下几个方面:
  ①提出用于DFIG灵活功率控制的转子和网侧变流器三相电流指令值的通用计算式。分别根据网侧变流器输向电网的有功和无功功率、定子有功和无功功率表达式,得到网侧、转子侧变流器电流指令值;对比考虑该电流指令值倍频波动量前后的分析结果,提出不考虑上述电流指令值的倍频波动量,引入三个可动态变化电流指令值负序分量大小的连续调节系数,得到转子、网侧变流器电流指令值通用表达式。
  ②分析电压不平衡下DFIG控制特性随着调节系数、电压不平衡度的变化规律。根据所提出的转子、网侧变流器电流指令值的计算式,推导DFIG机组定子有功和无功功率波动、总输出有功和无功功率波动、转子相电流峰值、直流母线电压波动与调节系数、负序电压不平衡度的解析式并分析其随指令电流调节系数、负序电压不平衡度的变化特性,结合分析结果,分别给出转子相电流峰值、直流母线电压波动不越限条件下的调节系数的可行域。
  ③设计在不平衡电压跌落时DFIG机组不脱网运行的灵活控制策略。计及转子电流峰值限制,建立单位功率因数(UPFM)和无功功率支持(RPSM)两种模式下的DFIG灵活功率控制策略;为了协调网侧变流器(GSC)和转子侧变流器(RSC)之间的功率控制,提出同时计及电流峰值限制和直流母线电压波动限制的DFIG不脱网运行的灵活功率策略,并通过仿真验证所提方法的正确性和可行性。

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