基於九開關變換器的雙饋風電系統研究

基於九開關變換器的雙饋風電系統研究

《基於九開關變換器的雙饋風電系統研究》是依託華中科技大學,由陳宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

  • 中文名:基於九開關變換器的雙饋風電系統研究
  • 項目類別:青年科學基金項目
  • 項目負責人:陳宇
  • 依託單位:華中科技大學
中文摘要,結題摘要,

中文摘要

在目前的雙饋風電系統中,雙饋電機轉子繞組通過背靠背變換器與電網連線,在此結構下實現低電壓穿越(LVRT)需增加輔助電路或額外的器件容量,這導致了系統成本的增加和正常運行時容量的浪費。為解決上述問題,本項目在用九開關變換器代替背靠背變換器後,提出器件容量的動態分配思路。通過九開關變換器額定容量在網側與轉子側支路的動態實時分配,無需增加輔助電路和額外器件容量即可實現雙饋風電系統的正常運行、故障穿越以及電壓恢復過程中對電網的動態無功支撐。本方案使九開關變換器的額定容量在正常與LVRT過程中均得以充分利用,有利於減少成本,提高功率密度。除了為雙饋風電系統增加新的解決方案和技術儲備外,本方案還可在風電併網中發揮積極作用,具有廣闊的套用前景。

結題摘要

在目前的雙饋風電系統中,雙饋電機轉子繞組通過背靠背變換器與電網連線,在此結構下實現低電壓穿越(LVRT)需增加輔助電路或額外的器件容量,這導致了系統成本的增加和正常運行時容量的浪費。為解決上述問題,本項目在用九開關變換器代替背靠背變換器後,提出器件容量的動態分配思路,對九開關雙饋風電系統展開了一系列的研究。項目詳細分析了雙饋電機與九開關變換器的連線埠電壓與電流約束關係,並結合雙饋風電系統這一套用場合的特點,闡述了兩者最佳化組合的思路;提出九開關變換器的滑模脈衝寬度調製策略,實現了九開關變換器連線埠電流的高動態性能控制,為九開關雙饋風電系統提供了一種新的調製方案;給出了九開關變換器器件額定電壓與電流的選取方案與電網電壓正常工況下的控制系統設計方案,在實驗室建立了小功率樣機;提出了九開關雙饋風電系統的直流母線電壓以及連線埠電流的動態分配策略,使得按正常額定工況下設計的器件電壓容量在LVRT的過程中亦能得以充分利用,在不增加額外撬棒電路或輔助變換器的情況下,即能滿足LVRT的各項指標;進一步提出了九開關雙饋風電系統結構與控制策略的最佳化組合方案,通過增加小成本的轉子側變壓器來進一步匹配九開關變換器與雙饋電機的連線埠電壓電流關係,通過動態電壓與電流分配組合來進一步最佳化LVRT過程,使得九開關風電系統的整體性能得到進一步提高;將最佳化後的九開關雙饋風電系統進行了工程量化分析,分析表明在實現同等LVRT性能的比較前提下,最佳化後的九開關雙饋風電系統較之背靠背系統在器件數量、器件總伏安(VA)數、容量利用率上占有一定優勢,分析亦表明九開關雙饋風電系統在不同電網故障類型下均能實現LVRT;最後對九開關雙饋風電系統的最佳化運行區域進行了分析,給出了確保九開關雙饋風電系統落入其最佳化運行區域的設計方法,給出了九開關雙饋風電系統的工程套用建議。本方案使九開關變換器的額定容量在正常與LVRT過程中均得以充分利用,有利於減少成本,提高功率密度。除了為雙饋風電系統增加新的解決方案和技術儲備外,本方案還可在風電併網中發揮積極作用,具有廣闊的套用前景。

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