【优秀毕业论文】基于Crowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越仿真研究

去掉这些区域，考虑其总量的海面可用于发电，风力发电机组的实际功率按照计算，则近海风电装机容量为。

总的说，风能资源储量巨大，陆上加海上可装机总容量达，风电具有可大规模开发的资源基础。

年，国家能源局出台了系列政策措施，加强风电产业监测和评价体系建设，有针对性地解决弃风限电问题，强化规划的引领作用，实施风电年度发展计划，有序推进风电基地建设，使风电产业发展更加理性。

与上年相比，风电场建设有所加快，风电市场出现了平稳回升的势头。

我国年年装机容量汇总表如图所示，可以看出每年都有大量新增装机容量，增长速度非常快，虽然中间有年与年增长的数量有所下降，但是总体来看，增长非常平稳。

预计最近几年，风电总装机量都会按照线性规律不断增加，容量不断扩大。

图我国年风电装机容量世界风电技术的发展及待解决问题在当代，快速发展的工业和住房的扩建，需要使用大量的电力。

考虑到地球资源逐渐枯竭温室气体排放造成的环境问题，可再生能源需要被开发利用，例如，太阳能风能地热能潮汐能等等，可再生能源可以替代传统产能方式，成为个绝佳的战略选择。

利用可再生能源产生清洁能源，就可以减少其他资源的使用，缓解化石能源对环境的污染。

截止到年底，大约个国家的风电装机容量超过。

六年以来，从每年新增装机容量来看，亚洲国家在全球各大区排名都是第，中国和印度是亚洲风电发展迅速的国家。

风能已经不单单是种辅助式的能源形势，风力发电变成了最具有商业化发展价值的新产业，已经成为解决能源问题的重要力量之。

随着风力发电应用越来越广，风电并网给原有电网带来许多压力。

首先，调峰调频难度变大了。

风电具有反调峰特性，这明显使电网调峰的难度增加同时，风电还具有间歇性随机性，这又增加了调频的难度。

其次，电网电压更难控制。

因为电网无功要补偿风电场，风电依赖于电网，这电网运行的灵活性受到限制。

另外，风电场很多位于电网末梢，随着接入电网的规模越来越大，旦遇到风电大量上网，电网输送能量突然增多，热稳定问题突出出来了，局部电网不能完全消纳。

最后，增加了电网稳定的风险。

因为风电的间歇性与随机性，增加了局部电网稳定运行的风险，控制变得复杂，甚至造成局部电网失电压。

因此，风电并网需要严格的技术要求，包括无功功率控制能力低电压穿越能力，频率控制和有功功率变化率控制等。

其中，很多该领域的人认为，风电机组设计制造与控制技术上，最大的挑战就是，它决定了风电能否被大规模利用。

本文的主要工作在实际电网中，电压跌落是难免的，在风电并网系统中也肯定存在。

随着风电机组容量的增加，电网故障发生后段时间内不允许风机脱网运行，以保证快速恢复电网电压，维持电网的稳定性。

本文以双馈风力发电机为研究对象，针对该问题进行仿真研究。

本文选取低电压穿越技术中的电路作为仿真对象，对基于电路的双馈风电机组低电压穿越特性进行仿真试验，通过仿真来说明电路对低电压穿越的作用，为双馈电机的进步深入研究和大型风电场的并网问题提供依据。

本文主要工作包括以下几个方面对双馈风力发电系统主要部分的工作原理进幅值的突然变化，但对后续转子电流的恢复没有影响。

由图可知切除时间的变化可以使发电机从电网中吸收的有功功率幅值减小，而且减缓了有功功率的变化，使有功功率最大值减小，有利于有功功率的恢复。

图电路切除时间对发电机转子电流影响由图可知切除时间的变化引起最大的影响就是转子侧变流器电流恢复的时间，在时切除后，可以明显看到电流的振荡，但是把切除时间延时后，可以比较出电流波动幅度明显减小，对变频器的冲击很有限了。

图电路切除时间对发电机输出有功功率影响由图可知发电机无功功率受到明显的影响，随时间的延后，发电机从电网侧吸收的无功功率增多，以恢复发电机内部磁场。

图电路切除时间对变换器转子侧变流器电流影响图电路切除时间对发电机输出无功功率影响总结在故障结束后，会出现电压电流的阶跃，通过延时可以减弱转子侧电流，减小对变流器的影响，并对有功功率的波动有定的抑制作用。

但是延时过长会造成发电机从电网中吸收大量无功功率，影响电网电压的恢复。

因此延时时间要适中，不能过大，也不能过小。

本节小结在本节，围绕电路进行了详细的分析。

首先简介该电路的原理，对该电路的作用进行了描述，为下面的波形分析作为铺垫。

之后，对该电路的类型进行比较，主要是两种，被动式和主动式电路。

两种电路应用于不同的背景，起到的作用也不同，本文选择了主动式电路中的整流桥式。

然后，对该电路的控制策略进行描述，并绘制了控制该电路的流程图，由此搭建了电路的模型。

把该模型应用于并网发电系统，仿真之后，对系统些参数进行了分析。

因电路中电阻是该电路的核心部分，该电路的主要作用依赖于电阻，本文针对电阻值的影响，着重从转子电流电磁转矩变换器直流侧母线电压三个方面进行了分析。

除了电阻值之外，电路切除时间对系统的恢复也有影响，本文从发电机转子电流变换器的转子侧变流器电流发电机输出的有功功率发电机输出的无功功率四个方面，进行了分析。

本节作为本文的核心部分，花费大量篇幅对电路进行分析，以期对它在风电并网系统中的特点尽量全面地表述，对该电路的应用提供理论的依据。

总结与展望总结随着风电技术的发展以及现代供电网络的现实要求的提高，对风电机组的低电压穿越问题越来越得到关注。

要保证风电机组在电压跌落的情况下，能从故障状态过渡到稳定状态，还要保证对风机没有太大的冲击。

针对低电压穿越技术，很多文献都对其进行了探讨，主要分为两个方面，是从硬件电路上考虑，二是从变换器的控制策略上考虑。

因本文对电压跌落比较严重的情况下进行的分析，又因电路是主要的解决方案，所以本文着重研究了电路对低电压穿越起到的作用。

本文的工作对目前的风电技术的现状进行概述，提出了主要面临的问题低电压穿越。

双馈风力发电机是风力发电中应用最广泛的发电机，且低电压穿越能力有限，因此本文选择其作为研究对象，对其主要部分的工作原理进行描述。

针对低电压穿越技术命题的来源，及最近几年内该技术的发展进行了总结。

并列举了不同国家对低电压穿越的标准，分析了标准图包含的含义。

为下面对低电压穿越进行分析，根据实际情况建立了风电并网模型，分别在无有电网故障情况下仿真了该模型。

对比了波形变化，为下面的电路的应用作为依据。

介绍电路的原理，对该电路的应用类型进行分类，本文选取了主动式电路中的整流桥式。

描述了该电路的控制策略，并绘出了控制流程图，搭建了模型，应用在了风电并网系统。

根据系统中的相关参数分析，该电路起到了应有的作用，但是电阻阻值对整个系统的故障运行起到了决定作用，因此对阻值的影响进行了专门的分析。

除了电阻阻值的影响之外，电路的切除时间也影响着系统恢复时的电网稳定性，因此对其也进行了分析。

展望因时间仓促，很多细节问题没有仔细考虑，很多方面没有仔细讨论。

该文针对于三相对称故障，但实际中以单向故障为主，及不对称故障。

在不对称故障中，含有负序分量，对此要进行处理。

电路中的电阻对系统许多参数都有相应的影响，但本文只对其中几个进行讨论。

可以针对许多参数进行整体考虑，并初步确定电阻阻值。

参考文献李俊峰，蔡丰波，乔黎明等中国风电发展报告北京中国循环经济协会可再生能源专业委员会，邹强变速恒频风力发电机组控制系统的研究与设计长沙湖南大学，孔屹刚风力发电技术及其与仿真北京电子工业出版社，秦原伟，变速恒频双馈感应风力发电系统低电压穿越技术研究上海上海交通大学付鹏武，朱锴，欧阳惠，等在双馈风电场低电压穿越中的应用研究湖南电力，郑重，杨耕，耿华配置的风电场在不对称电网故障下的控制策略中国电机工程学报赵海岭，王维庆，姚秀萍，等改善基于双馈感应发电机并网风电场的低电压穿越能力研究电网与清洁能源，马佳骝基于电路的双馈机低电压穿越特性仿真分析洛阳理工学院学报自然科学版，王阳基于的双馈感应发电机低电压穿越的仿真研究黑龙江电力程孟增，窦真兰，张建文，等电压跌落时带有电路的双馈感应发电机的瞬态分析电网与清洁能源林冠吾，王贵锋基于的双馈风力发电系统仿真研究电工电能新技术丁明，胡腾华，韩平平，等基于的双馈风机特性研究合肥工业大学学报自然科学版，翟佳俊，张步涵，谢光龙，等基于撬棒保护的双馈风电机组三相对称短路电流特性电力系统自动化杨威变速恒频双馈感应风力发电机低电压穿越能力的仿真分析济南山东大学，王飞变速恒频风电机组低电压穿越研究保定华北电力大学，贾超变频恒速风电机组的故障穿越研究保定华北电力大学，大型风电场并网设计技术规范北京中国电力出版社，马玲玲变速风力发电系统低电压穿越技术研究天津天津理工大学，易宏电网故障下双馈风力发电机低电压运行与控制长沙长沙理工大学，吴娜电网故障下双馈风力发电系统控制策略研究保定华北电力大学，臧晓笛双馈感应风力发电系统低电压穿越技术的研究与仿真哈尔滨哈尔滨工业大学，陈俊风力发电机低压穿越策略仿真研究南昌南昌大学，王倩，栗然，申雪，等等双馈感应发电机电路的投切控制策略优化研究华北电力技术，胡娜基于电路的双馈风电机组低电压穿越控制策略研究天津河北工业大学，李增辉低电压穿越动态特性及穿越策略的研究保定华北电力大学，栗然，王倩，卢云，等等阻值对双馈感应发电机低电压穿越特性的影响电力自动化设备致谢在毕业论文的前期准备工作中，宋成宝老师给予了很多切实可行的指导，对整个论文的方向进行拟定，对我后来的论文方向制定起到了很大的作用。

在后期的论文修改过程中，宋老师的认真负责着实令我感动，我尽最大努力达到她的要求。

此外，还要感谢刘兴华老师，他利用自己的亲身实践，对我仿真的方法及仿真的内容，进行了指导，受益匪浅。

不论对此次的论文还是对研究生阶段，刘老师教导的方法都值得我遵循。

在论文的整个过程中，师姐王书瑶师兄李景灏都帮助了我，也特别感谢他们。

因为是第次写论文，很多东西还不了解在仿真中，遇到很多问题，自己没有多少经验，加上时间上不是很充裕，所以他们的帮助对我意义很大。

大学四年，很多老师用知识把我带进电气，这个丰富多彩的世界，让我有了展翅翱翔的机会，感谢所有的任教老师。

身边的同学也给予了很多帮助，感谢他们的路陪伴，感谢他们的无私帮助。

杨啸天年月日毕业论文基于电路的双馈风力发电机组低电压穿越仿真研究院部机械与电子工程学院专业班级电气工程及其自动化班届次届二〇五年五月二十六日装订线目录摘要绪论我国的风能资源及利用状况世