双馈感应风力发电机低电压穿越的研究与仿真分析

目前大型变速恒频风力发电系统中双馈电机占了很大比重,随着双馈感应风力发电机组单机容量和装机容量的不断增大,发电机与电网的相互影响变的越来越重要。本文以双馈感应风电机组为研究对象,围绕电网发生电压跌落时风电机组动态响应及低电压穿越运行等问题进行了深入研究。主要内容如下： 采用双馈风力发电机在同步旋转参考坐标系下的动态数学模型,对风电机组的空气动力学模型、机械传动系统模型及变流器模型进行了建模分析。在此基础上分析了电网电压跌落时双馈感应风力发电系统的暂态过程,最后仿真比较了两种典型电网电压跌落情况下的动态响应情况。 采用计及定子励磁电流动态过程的精确DFIG模型,根据定子磁链矢量定向控制原理,提出了电网电压跌落时双馈感应风电系统的低电压穿越控制策略,包括转子侧和网侧控制策略,并通过仿真验证了模型的正确性与控制策略的可行性。 分析了主动式IGBT型Crowbar电路的拓扑结构以及电网电压跌落时Crowbar电路的作用。当电网发生大幅电压跌落时,采用IGBT型Crowbar实现双馈感应风力发电机大值低电压穿越并进行了Crowbar投切策略的仿真研究。 分析了电网电压不对称对双馈感应发电机的影响,根据对称分量法,推导了双馈感应发电机的正、负序数学模型以及定子输出有功功率、无功功率和电磁转矩的组成。在此基础上提出正序电流分量跟踪控制策略,仿真结果验证了控制策略的可行性。