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直驱永磁同步电机与感应电机风电机组协同低电压穿越研究

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1 绪论

1.1 风力发电现状及趋势

1.2 主要风电机型的介绍

1.3 研究背景以及发展趋势

1.4 现有的感应电机穿越措施及缺点

1.5 本文主要研究内容

2 直驱永磁同步电机发电系统分析

2.1 风力发电的基本理论及风机的功率特性

2.2 风力机的结构与分析

2.3 PMSG发电系统的数学建模

2.4 变流器控制系统的数学建模

3 直驱永磁同步电机的低电压穿越研究

3.1 PMSG的穿越措施及存在问题

3.2 电阻的最优取值研究

3.3 电阻的分组投切及投切判据

3.4 基于串联制动电阻的低电压穿越研究

3.5 本章小结

4 直驱永磁同步电机与感应电机风电机组协同低电压穿越研

4.1 感应电机的数学建模及功率特性研究

4.2 PMSG与IG的协同低电压穿越研究

5 直驱永磁同步电机以及协同低电压穿越的仿真

5.1 PMSG的直流侧加卸荷电阻的LVRT仿真

5.2 PMSG的网侧变流器出口加制动电阻的LVRT仿真

5.3 PMSG与IG的协同LVRT仿真

6 结论和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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摘要

并网风电机组的故障穿越,有利于风电系统安全稳定运行。目前对于直驱永磁同步电机(PMSG)风电机组,常采用卸荷电路进行低电压穿越,但是关于卸荷电阻取值范围、以及卸荷电路反复投切引起直流电压波动的研究较少。感应电机(IG)风电机组可采用可控并补等进行低电压穿越,但将增加建设成本。利用PMSG富余无功容量,有可能可以帮助IG低电压穿越。
  本文对PMSG低电压穿越、PMSG与IG协同低电压穿越问题,进行了研究,主要内容如下:
  (1)确定了卸荷电阻最优取值,提出了双电阻选择投切策略。考虑到直流电容电压限制、网侧变流器容量及电流限制、卸荷电阻温升限制,以及卸荷电阻不同时,能引起电容电压剧烈波动的电网电压下降区间的差异,确定了卸荷电阻的最优取值。为减少有功损耗及卸荷电路投切次数,提出基于双卸荷电阻的选择性投切策略。
  (2)为提高故障时并网点电压,采用了在PMSG出口处串联制动电阻,以增加故障时网侧变流器有功出力,减小背靠背变流器不平衡功率,降低直流电容电压,改善PMSG低电压穿越性能。
  (3)探讨了PMSG与IG协同低电压穿越问题。在保证 PMSG低电压穿越的前提下,利用其网侧变流器的富余容量增发无功,提高并网点电压,以帮助IG低电压穿越。

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