1. 研究目的与意义
当今世界风力发电厂装机容量正处于逐年上升的态势,目前在欧美一些发达国家,风力发电在全国电网供电中所占的比重非常高,例如欧洲的丹麦风力大点比例已经超过了20%,而风力发电有比较容易产生运行故障,所以必须考虑在电网发生故障的时候风机的运行状态对整个电网稳定性的影响,所以目前世界上众多的电网公司都集合自身实际对风力发电机组并网提出了更多更高的技术性要求,而低电压穿越技术正是能够解决这个问题的新技术,而低电压穿越技术又是公认的风电机组设计中最难的一项技术,穿越技术的使用性能将会直接的影响到风机的大规模使用。
低电压穿越即穿越低电压,指在风机并网点电压跌落的时候,风机能够保持并网,甚至向电网提供一定的无功功率,支持电网恢复,直到电网恢复正常,从而穿越这个低电压时间(区域)。
2. 课题关键问题和重难点
对于变频恒速双馈风力发电机,在电网电压跌落的情况下,由于与其配套的电力电子变流设备属于AC/DC/AC型,容易在其转子侧产生峰值涌流,损坏变流设备,导致风力发电机组与电网解列。
在以前风力发电机容量较小的时候,为了保护转子侧的励磁装置,就采取与电网解列的方式,但目前风力发电的容量都很大,与电网解列后会影响整个电网的稳定性,甚至会产生连锁故障。
提高风电场、风电机组的低电压穿越能力,必然会导致工程造价增加,并且对低电压能力要求越严格,工程造价就越高。
3. 国内外研究现状(文献综述)
目前市场上风机类型可概括为三类,即直接并网的定速异步机 、同步直驱式风机和双馈异步式风机。
当今电网规范要求风电系统的低电压穿越能力不能低于被它取代的传统发电方式,所以各国的风电设备生产商以及相关科研机构都对风电设备的故障运行进行了大量研究,并提出了各种LVRT技术。
本节首先介绍了无需增加硬件设备的改进控制方法技术,然后按照硬件安装位置的不同,分别介绍了定子侧、直流母线、转子侧以及变桨距四种通过增加硬件设备实现LVRT的方法。
4. 研究方案
直驱型永磁同步发电机,其电枢绕组通过全功率变流器与电网相连,它与电网完全解耦的,电网电压跌落对电枢绕组没有直接的影响。
当然,电网跌落后,由于变流器功率器件电流容量的限制,直流侧输出和输入功率不匹配,变流器中间直流侧的电压可能会升高到危险的程度。
当电网电压跌落时,可以通过在变流器中间直流侧并联一个能量释放装置来释放多余能量,使电网侧交流器与发电机侧交流器达到功率平衡,也可以采用辅助变流器的保护电路。
5. 工作计划
第一周查阅和研读大量中英文资料,英文资料的翻译第二周开题报告第三周完成开题报告第四周风力发电系统组成和工作原理第五周风力机特性分析第六周常用风力机模拟方法优缺点的分析、比较和选择第七周直流机模拟的运行机理第八周控制系统的设计第九周Simulink的深入学习第十周仿真模型的建立第十一周仿真实验研究第十二周仿真结果和理论分析比较第十三周系统进一步完善第十四周整理材料,撰写论文第十五周修改论文第十六周修改论文,论文答辩
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