双馈异步风力发电机低电压穿越时的Crowbar保护技术

作     者：赵静 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：章玮

授予年度：2010年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：风力发电 双馈感应发电机 低电压穿越 Crowbar保护 

摘      要：在常规能源危机与大力发展新能源的大背景下,利用风能发电成为当今世界的研究热点。随着风电技术的发展,风电装机容量与日俱增,在电力系统中所占的比例也越来越重。风电机组与电网之间的相互影响变得更加显著。世界各国纷纷针对并网型风力发电系统制定了相应的规定,其中一点是风电系统必须具备低电压穿越能力,即当电网电压在一定的跌落范围内,风电系统必须保持与电网相连,向电网提供有功功率(频率)和无功功率(电压)支撑。 本文以广泛应用于风电场的双馈异步感应风力发电机为研究对象,从双馈电机的结构及基本原理出发,建立了理想电机数学模型,再考虑电机磁通饱和效果对电机模型进行修正。接着在传统的基于定子电压定向的矢量控制策略基础上介绍计及电网电压扰动时定子磁链动态响应的改进控制策略,随后分析双馈电机在电网电压跌落过程中的动态响应过程,找出影响风电系统低电压穿越的关键性因素。 当电网发生大值电压跌落故障时,采用Crowbar保护装置以达到风电系统低电压穿越运行。本文深入分析了影响Crowbar保护效果的各种因素,如电机运行速度越快,电压跌落深度越深,故障电流越大,保护效果越差;Crowbar电阻的选择既不能太大也不能太小,阻值太大使直流母线电压过高影响安全,阻值太小不能抵制故障电流。经过仿真和实验的验证,证实了Crowbar保护装置在双馈感应风力发电机大值低电压穿越运行方面的有效性。