雙饋風(fēng)電機(jī)組電磁暫態(tài)解析及Crowbar拓?fù)溲芯?pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，能源問(wèn)題已成為當(dāng)今社會(huì)所面臨的重大問(wèn)題。風(fēng)能作為一種清潔可再生能源逐漸受到了重視。如今，風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量逐年增加，對(duì)電網(wǎng)的穿透率也在逐漸上升。雙饋電機(jī)(DFIG)由于其控制靈活、成本低、可變速恒頻運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，使其成為了大功率風(fēng)電機(jī)組的主流機(jī)型。然而，由于DFIG特殊的控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使其對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)較為敏感，如何高性能地實(shí)現(xiàn)低電壓穿越(LVRT)已成為雙饋風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)題。本文以電網(wǎng)故障下雙饋風(fēng)電機(jī)組的電磁暫態(tài)特

2、性以及Crowbar保護(hù)電路為研究對(duì)象，主要內(nèi)容可概括為:
　　第一，建立了不同坐標(biāo)系下DFIG的數(shù)學(xué)模型，并簡(jiǎn)要敘述了DFIG的運(yùn)行原理和控制方法，在此基礎(chǔ)上，搭建2MW DFIG仿真模型，對(duì)其控制方法的可行性進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　第二，雙饋風(fēng)電機(jī)組LVRT問(wèn)題之所以復(fù)雜，難以有效地解決，其問(wèn)題根源在于電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落等變化時(shí)所激起的DFIG復(fù)雜的電磁暫態(tài)過(guò)程。對(duì)這一電磁暫態(tài)過(guò)程的深入分析和理解是該問(wèn)題研究和解決的基礎(chǔ)，同時(shí)

3、也是分析研究機(jī)組對(duì)電網(wǎng)影響，尤其是對(duì)電網(wǎng)短路電流影響的關(guān)鍵。為分析DFIG這一復(fù)雜高階系統(tǒng)的電磁暫態(tài)過(guò)程，本文從DFIG數(shù)學(xué)模型出發(fā)，創(chuàng)造性地提出了一種基于等效、疊加原理的解析分析方法，全面、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了DFIG電磁暫態(tài)過(guò)程的解析計(jì)算。該解析計(jì)算不僅囊括了通常進(jìn)行的基于撬棒(Crowbar)瞬間投入假設(shè)的流行簡(jiǎn)化分析方式，而且對(duì)Crowbar投入前以及Crowbar延遲投入等實(shí)際情況進(jìn)行了全面的解析分析和描述，完成了電磁暫態(tài)過(guò)程的相關(guān)特

4、征分析與仿真驗(yàn)證。
　　第三，本文將一個(gè)由低成本、高可靠性可控硅(SCR)器件和功率電阻構(gòu)成的Crowbar電路融合于轉(zhuǎn)子側(cè)驅(qū)動(dòng)變流器之中，并利用轉(zhuǎn)子側(cè)變流器相應(yīng)IGBT開(kāi)關(guān)器件的通斷實(shí)現(xiàn)SCR的強(qiáng)迫換流關(guān)斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式Crowbar功能，并據(jù)此研究了兩種基于SCR器件實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)Crowbar方案。本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改造能夠采用低成本、高耐沖擊力的SCR實(shí)現(xiàn)通常需要IGBT等高成本、低耐沖擊能力的全控器件才能實(shí)現(xiàn)的主動(dòng)式Crowba