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双馈电机三相短路保护研究
作 者: 丁婧
导 师: 张建华
学 校: 扬州大学
专 业: 动力工程
关键词: 双馈电机(DFIG) 三相短路保护 瞬态特性 短路电流 电磁转矩
分类号: TM307
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
随着兆瓦级风电机组的广泛应用,三相短路保护问题已成为目前变速恒频双馈电机的研究重点。双馈电机发生三相短路将导致风力发电系统的一系列暂态问题,如转子侧过电流会使变流器发生故障,冲击的电磁转矩对传动机构产生不利影响,因此必须对双馈电机进行短路保护。为了便于研究双馈电机三相短路的特性,在风力机与变速恒频双馈电机的运行特性的基础上,建立变速恒频双馈电机的动态数学模型。当双馈电机三相短路时,由于产生冲击电流的瞬间发电机转速没有明显变化,因此分析时不考虑转速的变化,即短路分析可简化为电磁暂态问题。将三相短路的瞬态过程看成是稳定运行状态和加反向电压的运行状态两种情况的叠加,用拉普拉斯变换及逆变换对短路电流和电磁转矩进行求解,揭示影响三相短路过程的各种分量,提出对双馈电机三相短路保护。通过对Crowbar电路的研究,对快速短接保护装置的最大电阻重新整定;通过对转子励磁电压的分析,研究控制转子侧励磁电压,对双馈电机三相短路进行保护。在理论分析的基础上,基于Matlab/Simulink仿真平台,构建变速恒频双馈电机三相短路仿真模型。通过对双馈电机三相短路时转子侧加不同整定值的仿真分析比较,本文提出的整定值有效地抑制了转子电流,对变换器进行保护;对不同转子励磁电压控制的仿真分析比较,本文的转子侧励磁控制电压能够有效地减小短路电流,从而达到对转子侧变换器保护的目的。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-9 第一章 绪论 9-19 1.1 选题背景 9-15 1.1.1 全球风力发电概况 9-10 1.1.2 中国风力发电发展概况 10-13 1.1.3 风力发电机分类 13 1.1.4 双馈电机并网中存在的问题 13-15 1.2 双馈电机三相短路保护简介 15-17 1.2.1 双馈电机三相短路保护介绍 15 1.2.2 双馈电机三相短路保护研究现状 15-17 1.3 论文工作的主要内容及创新点 17-19 1.3.1 论文工作的主要内容 17 1.3.2 论文的创新点 17-19 第二章 双馈电机运行理论与建模 19-32 2.1 引言 19 2.2 双馈电机运行特性及运行理论 19-21 2.3 双馈电机数学模型 21-29 2.3.1 双馈电机在静止A-B-C坐标系下的模型 22-24 2.3.2 坐标变换和原则 24-28 2.3.2.1 坐标变换的基本思路和变换阵 25-27 2.3.2.2 三相/二相静止坐标变换 27 2.3.2.3 二相静止/二相旋转坐标变换 27 2.3.2.4 三相静止/二相旋转坐标变换 27-28 2.3.3 双馈电机在同步旋转坐标系下的数学模型 28-29 2.4 标幺值 29-30 2.5 标幺值下的数学模型 30-31 2.6 本章小结 31-32 第三章 双馈电机三相短路研究 32-42 3.1 引言 32 3.2 双馈电机三相短路模型 32-34 3.2.1 双馈电机瞬态模型 32 3.2.2 双馈电机三相短路数学模型 32-34 3.3 双馈电机三相短路电流及电磁转矩分析 34-41 3.3.1 双馈电机三相短路电流解析表达式 34-38 3.3.2 双馈电机三相短路电流分量物理解释 38-39 3.3.3 双馈电机三相短路电磁转矩分析 39-41 3.4 本章小结 41-42 第四章 双馈电机三相短路保护研究 42-48 4.1 引言 42 4.2 双馈电机加Crowbar保护研究 42-45 4.2.1 Crowbar电路简介 42-43 4.2.2 快速短接保护装置最大电阻整定 43-45 4.3 双馈电机转子励磁控制电压保护研究 45-47 4.3.1 转子励磁电压对三相短路的影响 45-46 4.3.2 转子励磁控制电压保护研究 46-47 4.4 本章小结 47-48 第五章 双馈电机三相短路保护仿真 48-57 5.1 引言 48 5.2 双馈电机三相短路仿真研究 48-51 5.2.1 双馈电机仿真模型 48-51 5.2.2 双馈电机三相短路仿真模型 51 5.3 双馈电机三相短路保护仿真分析 51-56 5.3.1 双馈电机三相短路仿真研究 51-53 5.3.2 双馈电机加Crowbar保护仿真研究 53-54 5.3.3 双馈电机励磁控制保护仿真研究 54-55 5.3.4 双馈电机加Crowbar电路和励磁控制保护仿真研究 55-56 5.4 本章小结 56-57 第六章 结论与展望 57-59 6.1 结论 57-58 6.2 展望 58-59 参考文献 59-62 致谢 62-63 作者攻读硕士期间发表的文章及参加项目 63-64
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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 一般性问题 > 电机维护与检修
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