习和工作过程中，以更加丰厚的成果来答谢曾经关心帮助和支持过我的所有领导老师同学和朋友。曾健年月日毕业论文直驱式风力发电系统低电压穿越技术研究院部机械与电子工程学院专业班级电气班届次届学生姓名曾健学号指导教师宋成宝助教二О五年六月六日装订线目录摘要绪论国内风电产业发展趋势目前低电压穿越技术研究情况中国低电压穿越技术的标准直驱式风力发电系统数学模型直驱式风力发电机组概述风轮的数学模型与分析永磁发电机的数学模型永磁发电机于三相静止坐标下的数学模型永磁发电机于两相旋转坐标系下的数学模型电网侧变流器数学模型变流器直流侧电容数学模型直驱式风电机组的控制策略空间矢量脉宽调制技术变流器的控制策略电机侧变流器控制策略电网侧变流器控制策略风轮的桨叶节距角控制策略直驱式风力发电系统低电压穿越技术研究风电并网对电网的影响电网故障对直驱式风电机组的影响撬棒保护电路的原理定子侧撬棒电路的保护电网侧撬棒电路的保护直流侧撬棒电路的保护基于并联耗能电阻撬棒保护的改进基于的仿真分析总结与展望参考文献致谢直驱式风力发电系统低电压穿越技术研究曾健山东农业大学机械与电子工程学院泰安摘要由于人类过快的发展速度，能源的可持续性已是严峻的问题。近年来，风能是可持续零污染能源的代表，正在快速发展中。与此同时风电在电网中占的比重持续走高，故风电的稳定性引起大家的重视。故要求其具有低电压穿越能力，即就是指风力发电机的端电压降低到定值的情况下不脱离电网而继续维持运行，甚至还可为系统提供定无功以帮助系统恢复电压的能力。本文将对直驱式风力发电系统低电压穿越技术开展研究，具体内容如下首先，对国内各省风力发展趋势和国内低电压穿越标准进行概述，以及介绍当前低电压技术研究情况。然后，介绍风轮的数学模型，分析在什么条件下风轮获取最大风能分析风力机主要部分永磁发电机和变流器的数学模型以及原理分析电容直流侧数学模型。其次，阐释空间矢量脉宽调制技术，分析不同的变流器控制方法，详细分析电机侧和电网侧变流器的控制策略，以及分析桨叶节距角的控制策略，最终确定在电机侧控制策略下进行仿真分析。最后，分析电网侧故障对风力机系统造成的影响，确立在风力机直流侧并联撬棒电路进行保护，在原来撬棒电路的基础上，本文添加个功率控制器使低电压穿越能力增强，通过过仿真验证该方案。关键词风力发电低电压穿越撬棒电路阻回路原理图。控制器是基于数字信号处理器实现的。通过数字信号处理器计算即功率偏差，在系统正常运行的状态下，输入和输出功率有小波动，故耗能电阻不会投入使用，只用网侧变流器来控制直流侧电压即可。当直流侧电压超出控制范围时，耗能电阻投入使用。功率偏差判断依据是小于或等于，耗能电阻不工作大于，耗能电阻开始工作对进行调节，给功率器件输出脉冲信号，消耗直流侧过剩的能量在恢复到正常范围时，耗能电阻停止工作。直流侧电压的判断起辅助作用，当电压超出直流电压极限值时，耗能电阻完全投入使用，在直流电压降到正常时卸载回路停止工作。输入和输出功率的获得，般选择采集直流侧电压和电流的方法，即直流侧电压与电流差乘积等于功率差。由于通过功率差判断需要用到数字信号处理器和信号调理电路，系统很复杂，本文在进行仿真时，直接判断直流侧电压来降低系统复杂程度。当直流侧电压差进入耗能电阻回路控制器时，先判断电压差来确定耗能电阻工作与否，电压差再经过控制，确定功率器件导通占空比。基于的仿真分析为了功率因素控制，以及添加功率控制器的耗能撬棒电路的准确性，利用进行仿真分析，仿真过程中，机侧变流器的控制同节所述。图仿真矢量控制图以功率偏差作为判断条件的卸载回路控制器需要信号处理器等额外硬件的支持才能实现对卸载电阻投切的控制，所以本文在进行仿真时，为了降低系统的复杂度而直接以直流侧电压作为判断条件。当直流侧电压偏差进入能量卸载回路控制器后，先经过电压判断以确定卸载回路的工作状态，偏差经过电压判断后进入调节，确定能量卸载回路中功率器件的导通占空比。模型的仿真参数如下直流侧电压上限，频率，开关频率，低压侧，耗能电阻，网侧变流器无功功率参考值为，输出电流极限为额定电流的倍，电压降低幅度持续秒，总仿真时间秒。分为加了功率控制器和未加功率控制器的情况仿真，对结果进行分析。未加功率控制器风力机仿真模型为图未加控制器的仿真模型未加控制器的仿真波形相电网电压相输出电流有功功率直流侧电压图未加控制器的仿真图由图，知在到间电网电压降低，电流在增大为倍额定，李岳直驱式风力机组变流技术及低电压穿越研究保定华北电力大学，陈浩直驱永磁风力发电机组的低电压穿越技术的研究吉林东北电力大学，李宁电力电子变流器中的直接功率控制策略研究综述电源学报，董桐宇中小企业管理与科技上海电子工业出版社，林勇刚大型风力发电机组独立桨叶控制系统太阳能学报，陈粟宋基于和控制的变频调速系统设计及实现吴振国主编制造业自动化文集杭州浙江大学出版社，董博变速恒频风力发电机组功率控制器设计温学渊主编江苏电力文集无锡江南大学出版社，廖勇电网电压不平衡时全功率风电并网变流器的控制策略电网技术，赵栋利变速恒频双馈风力发电机有功无功解耦控制研究与实现太阳能学报，陈涛基于变参数模型的车用永磁同步电机控制方法研究郑州郑州大学，致谢大学四年的时光随着毕业论文的完成也即将画上个句号，借此毕业设计我要感谢这四年对我学习，生活过程中给予我帮助的老师和同学。在本课题的设计过程中我得到了导师宋成宝讲师的热心指导和无私帮助，宋老师治学严谨，学识渊博，品德高尚，平易近人。在写论文期间，宋老师在百忙之中抽出时间来指导我的论文，为我指出其中的和不足。宋老师不仅传授了我做学问的秘诀，还传授了我做人的准则，这些都将使我终生受益。我要借此机会向导师表示衷心的感谢,回顾四年学习生活期间的点点滴滴，自己为有机会来到山东农业大学学习和生活，并取得些初步的成绩而感到欣慰。欣慰之余，我要向关心和支持我的所有老师和朋友们表示真挚的谢意,感谢他们对我的关心帮助和支持,他们不仅在学习上帮助我值，且在故障结束时电流波动比正常波动还要大。由图可知在有功功率在电网电压降低和电压恢复时波动明显。由图可知直流侧电压波动也很明显，故障刚发生时，电压迅速上升，在故障结束后恢复正常运行的时间较长。添加功率控制器的风力机仿真模型图添加控制器的仿真模型添加控制器的仿真波形图