雙饋感應風力發(fā)電機特殊運行工況下勵磁控制策略的研究.pdf

1、雙饋感應發(fā)電機可實現(xiàn)變速恒頻運行，具有優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運行性能以及相對較小的勵磁容量，特別適用于風力、變水頭水力發(fā)電以及抽水蓄能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。適當?shù)膭畲趴刂撇呗允请p饋感應發(fā)電機實現(xiàn)優(yōu)良運行性能的關鍵，因此對雙饋感應發(fā)電機勵磁控制策略的研究一直都是國內外研究的重點。本論文主要針對一些特殊工況下雙饋感應風力發(fā)電機的勵磁控制策略進行了深入地研究。研究的主要內容包括：電網(wǎng)故障時雙饋感應發(fā)電機不脫網(wǎng)運行的控制策略；雙饋感應發(fā)電機與無輔助在

2、線換流的晶閘管HVDC的協(xié)調控制策略以及雙饋感應發(fā)電機的并網(wǎng)與解列控制策略等。 論文首先建立了雙饋感應發(fā)電機的空間矢量模型，利用該模型解析推導了雙饋感應發(fā)電機暫態(tài)電磁關系，并結合數(shù)值仿真對雙饋感應發(fā)電機的暫態(tài)物理過程進行了解釋。研究結果表明：雙饋感應發(fā)電機的定、轉子電流以及電磁轉矩取決于發(fā)電機內部的定、轉子磁場。其中定子磁場受定子外加電壓的影響，而轉子磁場則可以通過轉子電壓進行控制。適當?shù)乜刂妻D子勵磁電壓能夠實現(xiàn)對發(fā)電機運行狀態(tài)

3、的控制。在理解電網(wǎng)短路故障時發(fā)電機的暫態(tài)物理過程的基礎上，提出了電網(wǎng)短路故障時雙饋感應發(fā)電機不脫網(wǎng)運行的勵磁控制策略。為保證故障期間雙饋感應發(fā)電機勵磁變頻器安全運行，新的勵磁控制策略針對故障過程中發(fā)電機內部電磁變量的暫態(tài)特點，控制發(fā)電機轉子電流產(chǎn)生的磁鏈(故障暫態(tài)時該磁通只通過漏磁路徑，是漏磁鏈)以抵消定子磁鏈中的“有害”分量(暫態(tài)直流分量與負序分量)對轉子側的影響，與此同時，利用定子側電阻最終對發(fā)電機進行滅磁。實驗和大量的系統(tǒng)仿真驗證

4、了該控制策略的正確性，并分析了各種因素對控制效果的影響，為雙饋感應發(fā)電機在電力系統(tǒng)中大規(guī)模應用奠定了基礎。 大型海上風電場是當前風力發(fā)電技術發(fā)展的主要趨勢。論文針對海上輸電的特點，提出了通過無輔助在線換流的晶閘管HVDC連接大型海上風電場并網(wǎng)的新方案，深入研究了無輔助在線換流的晶閘管HVDC與雙饋感應發(fā)電機的協(xié)調控制策略，并對協(xié)調控制下風電場電壓和頻率調節(jié)特性以及換流站的電壓穩(wěn)定性進行了分析。研究結果表明：利用本文提出的協(xié)調控制

5、策略，在滿足晶閘管換流站在線換流要求的前提下，可以實現(xiàn)雙饋感應風力發(fā)電機跟蹤最大風能變速穩(wěn)定運行。論文的研究為海上或遠距離風電場接入電網(wǎng)提供一種技術、經(jīng)濟性能優(yōu)越的新方案，為解決大型海上或遠距離風電場并網(wǎng)技術提供理論依據(jù)。 論文最后對雙饋感應發(fā)電機并網(wǎng)及解列的控制策略進行了研究，提出了兩種簡便易行的并網(wǎng)(即準同期、自同期)新方案以及能效較高的解列方案，并通過數(shù)值仿真對這些控制方案進行了初步驗證。研究結果表明：改進的準同期并網(wǎng)方案