采用STATCOM改善笼型机风电场性能的关键技术研究
批准号:
51267015
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
51.0 万元
负责人:
王生铁
依托单位:
学科分类:
E0706.电力电子学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘永和、田立欣、刘广忱、田桂珍、张计科、王文平、张鸿、王波
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中文摘要
本项目研究采用STATCOM来改善笼型机风电场低电压穿越能力、动态性能和电能质量的关键技术,使其满足新近颁布的国家风电接入标准的要求。研究三相不平衡时能够检测和补偿负序电流、有效抑制因负序电压引起过流的STATCOM控制器拓扑结构及针对其非线性特性的智能控制策略;研究间接转矩控制策略,在保证风电场低电压穿越能力和稳定性基础上,限制发电机电压恢复期间的电磁转矩,减小齿轮箱和传动装置的应力,延长其使用寿命;研究在三相电压不平衡、畸变及故障情况下能快速准确地检测出正序基波电压相位及提供正负序电压分量的高性能锁相环;建立包含STATCOM和风电场各环节的完整仿真模型及实验系统,通过仿真和实验研究验证所论控制策略及方法的正确性和可行性。这些关键技术问题的解决为该类风电场大规模接入提供必要的理论依据及技术支撑,具有重要的理论意义及实际应用价值,同时对双馈型及直驱型风电场也有参考价值。
英文摘要
This project launches a research on the key technologies of STATCOM to improve low voltage ride through capability, dynamic performance and power quality of wind farm with squirrel cage induction generators, and makes them meet the technical rules of integrating wind farm into power grid recently promulgated by China. Both STATCOM's controller topology which can detect and compensate the negative current so as to effectively suppress STATCOM's overcurrent caused by negative-sequence voltage under the unbalanced three-phase voltage, and the intelligent control strategy for its nonlinear characteristics are studied in the project. In order to reduce the mechanical stresses of gear box and drive train and extend their lifetime, the indirect torque control strategy is investigated to control and limit the electromagnetic torque during the generator voltage recovery process under the conditions that low voltage ride through capability and stability of wind farm are guaranteed. The high-performance phase-locked loop is researched, which can quickly and accurately lock the phase of the positive sequence fundamental voltage and detect positive and negative sequence voltage components under the unbalanced, distorted and faulty three-phase voltages. The simulation model of whole system which contains both STATCOM and wind farm, and its related experimental setup are built up. Furthermore, the correctness and feasibility of the control strategies and methods proposed in the project are verified by the simulation and experimental study. The solving of these key technologies provides the necessary theoretical fundamentals and technical support for the large scale integration of wind farms with squirrel cage induction generators (SCIG) into the grid, and is of important theoretical significance and giant practical value. Meanwhile, it is also a consultation for the wind farms with doubly-fed induction generators (DFIG) or permanent magnetic synchronous generators (PMSG).
本项目研究采用STATCOM来改善笼型机风电场低电压穿越能力、动态性能和电能质量的关键技术,使其满足最新颁布的国家风电接入标准的要求。(1)对STATCOM改善笼型机风电场性能的机理进行了深入分析,并通过电网故障清除后发电机的转矩-转差率曲线量化了STATCOM容量对风电场低电压穿越能力的影响;(2)提出了结合常规矢量控制、间接转矩控制和负序电压前馈控制的笼型机风电场STATCOM统一控制策略,提高了在故障及电压不平衡条件下运行的性能和可靠性。间接转矩控制通过控制吸收或输出无功功率使公共连接点电压按转差率函数关系恢复,直到电压恢复为故障前状态,从而间接控制发电机电磁转矩,解决了故障清除后发电机瞬时电磁转矩较高问题。负序电压前馈控制使输出一个与不平衡电压中的负序分量大小相等、相位相同的负序电压,有效解决了其过电流问题;(3)分析电压不平衡下发电机电磁转矩产生脉动的机理,建立公共连接点(PCC)负序电压与STATCOM容量、故障点负序电压和故障点到PCC等效阻抗之间数学关系式,揭示STATCOM减小发电机转矩脉动的机理;提出电压不平衡情况下笼型机风电场STATCOM正负序电压协调控制策略,在维持直流侧电压恒定的同时降低笼型发电机电磁转矩脉动;(4)提出了一种结合单相锁相环(MPLL)、正序电压计算单元和同步参考坐标变换锁相环(SRF PLL)的改进型锁相环设计方法。该方法采用2个MPLL 来检测电网电压的α和β分量及其移相90°的电压信号,采用正序电压计算单元来检测正序电压分量,经SRF PLL锁定正序电压的相位,从而消除电压不平衡对检测结果的影响。且MPLL和SRF PLL的2次滤波对谐波有较强的抑制作用。这些关键技术问题的解决为该类风电场大规模接入提供必要的理论依据及技术支撑,具有重要的理论意义及实际应用价值,同时对双馈型及直驱型风电场也有参考价值。
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DOI:--
发表时间:2014
期刊:太阳能学报
影响因子:--
作者:王生铁;田桂珍;刘广忱;魏新迟
通讯作者:魏新迟
DOI:--
发表时间:2016
期刊:可再生能源
影响因子:--
作者:田桂珍;王生铁;庞洋
通讯作者:庞洋
DOI:--
发表时间:2014
期刊:高电压技术
影响因子:--
作者:田桂珍;王生铁;刘广忱;魏新迟
通讯作者:魏新迟
DOI:--
发表时间:2016
期刊:太阳能学报
影响因子:--
作者:田桂珍;王生铁;庞洋
通讯作者:庞洋
DOI:--
发表时间:2013
期刊:电网技术
影响因子:--
作者:田桂珍;王生铁;刘广忱;王文平
通讯作者:王文平
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