一种提高双馈式风力发电机无功调压能力的技术研究

作     者：仲泽坤 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邱革非;杨清

授予年度：2016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：双馈式风力发电机 电压稳定性 无功极限 无功控制策略 

摘      要：随着风力发电技术的进步和更加完善,风电在电网中所占比重逐年增加,但也对现有的电力系统提出了新的挑战。针对目前双馈式风力发机始终以恒定为一的功率因数运行,人们对其提出了新的期望。在双馈风机无功功率和有功功率解耦的情况下,具有背靠背换流器结构的双馈风机具有良好的无功功率和有功功率独立控制能力。双馈风机在风速低于额定风速时,发出的有功功率未达到额定值,发电机剩余的无功容量可以用来辅助电网调压。本文首先对双馈式风力发电机、背靠背换流器进行了详细的数学建模,其次分析了具有调压能力的风电场对电压稳定性的影响。并基于双馈风机的无功极限分析,在无功和有功解耦控制理论的基础上提出了风力发电机无功功率对电压的有差和无差两种调节策略。在投资不大的情况下提出了使用一个小容量的辅助变换器与固定容量的电容器组和电感构成的辅助电路来增加双馈式风力发电机无功容量的方法。辅助装置能够使双馈风机的无功容量扩大三倍(基于风机本身无功容量),并能达到STACOM对电压的平滑和精细调节的效果。本文针对改进后的风机还提出了相应的风电场无功控制策略,基于MATLAB/Simulink搭建了验证模型。实验验证了在电压偏移不大的情况下,改进后的风机可以很好的参与电网的电压调节,在并网点电压降低时可以减小转子侧电流大小,降低Crowbar电路动作几率;若故障导致的严重电压跌落,改进后的风机Crowbar保护电路动作后,网侧变流器配合辅助变流器控制的电容器可以为故障期间的电网提供无功支撑,补偿了低压穿越中风机吸收的无功功率,加快电网电压恢复速度,提高了风机的低压穿越能力。