雙饋風電機組電磁暫態(tài)解析及Crowbar拓撲研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，能源問題已成為當今社會所面臨的重大問題。風能作為一種清潔可再生能源逐漸受到了重視。如今，風機裝機容量逐年增加，對電網(wǎng)的穿透率也在逐漸上升。雙饋電機(DFIG)由于其控制靈活、成本低、可變速恒頻運行等優(yōu)點，使其成為了大功率風電機組的主流機型。然而，由于DFIG特殊的控制拓撲結(jié)構(gòu)使其對電網(wǎng)的擾動較為敏感，如何高性能地實現(xiàn)低電壓穿越(LVRT)已成為雙饋風電機組關(guān)鍵性技術(shù)問題。本文以電網(wǎng)故障下雙饋風電機組的電磁暫態(tài)特

2、性以及Crowbar保護電路為研究對象，主要內(nèi)容可概括為:
　　第一，建立了不同坐標系下DFIG的數(shù)學模型，并簡要敘述了DFIG的運行原理和控制方法，在此基礎上，搭建2MW DFIG仿真模型，對其控制方法的可行性進行仿真驗證。
　　第二，雙饋風電機組LVRT問題之所以復雜，難以有效地解決，其問題根源在于電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落等變化時所激起的DFIG復雜的電磁暫態(tài)過程。對這一電磁暫態(tài)過程的深入分析和理解是該問題研究和解決的基礎，同時

3、也是分析研究機組對電網(wǎng)影響，尤其是對電網(wǎng)短路電流影響的關(guān)鍵。為分析DFIG這一復雜高階系統(tǒng)的電磁暫態(tài)過程，本文從DFIG數(shù)學模型出發(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、準確地實現(xiàn)了DFIG電磁暫態(tài)過程的解析計算。該解析計算不僅囊括了通常進行的基于撬棒(Crowbar)瞬間投入假設的流行簡化分析方式，而且對Crowbar投入前以及Crowbar延遲投入等實際情況進行了全面的解析分析和描述，完成了電磁暫態(tài)過程的相關(guān)特

4、征分析與仿真驗證。
　　第三，本文將一個由低成本、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)動變流器之中，并利用轉(zhuǎn)子側(cè)變流器相應IGBT開關(guān)器件的通斷實現(xiàn)SCR的強迫換流關(guān)斷，進而實現(xiàn)主動式Crowbar功能，并據(jù)此研究了兩種基于SCR器件實現(xiàn)的主動Crowbar方案。本拓撲結(jié)構(gòu)的改造能夠采用低成本、高耐沖擊力的SCR實現(xiàn)通常需要IGBT等高成本、低耐沖擊能力的全控器件才能實現(xiàn)的主動式Crowba