雙饋風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性協(xié)調(diào)控制研究

【摘要】：風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日漸成熟致使電網(wǎng)中風(fēng)電滲透率越來(lái)越高,這必然會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及調(diào)度造成諸多負(fù)面影響。風(fēng)能與其它形式的能源有所不同,它所特有的隨機(jī)性、間歇性等特點(diǎn),使風(fēng)電并網(wǎng)引起的安全穩(wěn)定性問(wèn)題日漸成為風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特有的結(jié)構(gòu)使其對(duì)電網(wǎng)側(cè)的波動(dòng)和故障比較敏感,所以,對(duì)雙饋風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的控制策略研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文主要從暫態(tài)失穩(wěn)機(jī)理、控制策略及無(wú)功補(bǔ)償三方面對(duì)電網(wǎng)故障情況下的雙饋風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。首先,分析了影響雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的三個(gè)因素:槳距角、轉(zhuǎn)子過(guò)流保護(hù)、網(wǎng)側(cè)變流器;研究了風(fēng)速模型、同步發(fā)電機(jī)模型、槳距角控制模型和雙饋風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型;分析了電網(wǎng)故障對(duì)并網(wǎng)雙饋風(fēng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子電流及直流母線電壓的影響。然后,對(duì)于并網(wǎng)雙饋風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)故障時(shí)引起轉(zhuǎn)子過(guò)電流的問(wèn)題,研究了基于Crowbar的DFIG低電壓穿越能力,通過(guò)仿真分析了Crowbar阻值的選取以及投切時(shí)間對(duì)控制能力的影響。接著對(duì)Crowbar投入引起系統(tǒng)無(wú)功任務(wù)加重的問(wèn)題,研究了基于改進(jìn)電壓跌落檢測(cè)算法與補(bǔ)償控制方法的DVR對(duì)并網(wǎng)雙饋風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力的貢獻(xiàn)。鑒于兩種策略的優(yōu)劣性互補(bǔ),本文提出了基于Crowbar和DVR的協(xié)調(diào)控制策略,該策略不僅能有效抑制轉(zhuǎn)子側(cè)過(guò)電流,還能及時(shí)補(bǔ)償故障點(diǎn)的跌落電壓,改善了雙饋風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。最后,針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)集群,研究出一種風(fēng)電場(chǎng)群分層協(xié)調(diào)控制策略:風(fēng)電場(chǎng)匯集站計(jì)算出整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功需求,同時(shí)將無(wú)功任務(wù)分?jǐn)偨o各個(gè)風(fēng)電場(chǎng);風(fēng)電場(chǎng)綜合考慮并網(wǎng)點(diǎn)和各重要節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定指標(biāo)、DFIG、STATCOM和DVR的無(wú)功裕度建立了多目標(biāo)的函數(shù)模型,通過(guò)螢火蟲(chóng)群優(yōu)化算法將無(wú)功任務(wù)分配給DFIG、STATCOM和DVR。在MATLAB/Simulink環(huán)境下,進(jìn)行仿真分析驗(yàn)證了所提控制策略在風(fēng)功率波動(dòng)和電網(wǎng)故障時(shí)的控制效果。 【關(guān)鍵詞】：雙饋異步發(fā)電機(jī) 風(fēng)電場(chǎng) 暫態(tài)電壓 協(xié)調(diào)控制 無(wú)功補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要7-8
• Astract8-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景及意義13-15
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 雙饋風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)電壓控制策略研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 雙饋風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)電壓控制策略研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排19-21
• 第2章 雙饋風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)電壓分析21-34
• 2.1 引言21-22
• 2.2 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型22-25
• 2.2.1 風(fēng)速模型22
• 2.2.2 同步發(fā)電機(jī)模型22-23
• 2.2.3 槳距角控制模型23
• 2.2.4 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)模型23-25
• 2.3 風(fēng)電場(chǎng)模型25-29
• 2.3.1 風(fēng)電場(chǎng)群概述25-26
• 2.3.2 風(fēng)電場(chǎng)群無(wú)功電壓特性26-27
• 2.3.3 風(fēng)電場(chǎng)等值模型27-29
• 2.4 電網(wǎng)故障對(duì)系統(tǒng)暫態(tài)特性的影響29-33
• 2.4.1 電網(wǎng)故障對(duì)DFIG定、轉(zhuǎn)子的影響29-32
• 2.4.2 電壓跌落對(duì)直流母線電壓的影響32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 基于DVR與Crowbar的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性研究34-48
• 3.1 基于Crowbar電路的DFIG低電壓穿越34-37
• 3.1.1 Crowbar阻值的整定原則分析35-37
• 3.1.2 Crowbar投切策略分析37
• 3.2 基于DVR的DFIG低電壓穿越37-41
• 3.2.1 DVR的基本原理及運(yùn)行控制37-38
• 3.2.2 電壓幅值和相位檢測(cè)方法的改進(jìn)38-40
• 3.2.3 DVR補(bǔ)償控制電路的改進(jìn)40-41
• 3.3 Crowbar和DVR協(xié)調(diào)控制策略研究41
• 3.4 仿真分析41-47
• 3.4.1 基于Crowbar的并網(wǎng)雙饋風(fēng)機(jī)仿真分析41-43
• 3.4.2 基于DVR的并網(wǎng)雙饋風(fēng)機(jī)仿真分析43-45
• 3.4.3 協(xié)調(diào)控制仿真分析45-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 雙饋風(fēng)電場(chǎng)群電壓協(xié)調(diào)控制研究48-62
• 4.1 風(fēng)電場(chǎng)群無(wú)功電壓控制的基本思想48-49
• 4.2 風(fēng)電場(chǎng)集群層控制策略49-50
• 4.3 風(fēng)電場(chǎng)層控制策略50-55
• 4.3.1 建立目標(biāo)函數(shù)50-52
• 4.3.2 約束條件52
• 4.3.3 優(yōu)化算法52-55
• 4.4 仿真分析55-61
• 4.4.1 風(fēng)電場(chǎng)協(xié)調(diào)控制仿真分析55-59
• 4.4.2 風(fēng)電場(chǎng)群無(wú)功電壓控制仿真分析59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論與展望62-64
• 1. 結(jié)論62-63
• 2. 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68-69
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄69

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