電網頻率波動下雙饋風電機組響應特性及控制方法研究

【摘要】：近年來,各國都加大了對新能源的開發(fā)和利用,風力發(fā)電技術在實際生產中得到了迅速發(fā)展及廣泛應用。其中,以變速恒頻雙饋異步風力發(fā)電機(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)機型發(fā)展最迅速。隨著風電并網規(guī)模不斷提高,常規(guī)發(fā)電機組所占比例逐步下降,系統(tǒng)頻率的調節(jié)能力必然受到影響。因此風力發(fā)電機參與電力系統(tǒng)頻率調節(jié)的研究逐步成為了近年熱點。本文主要針對電網頻率波動下DFIG響應特性及控制方法展開研究,建立DFIG參與電力系統(tǒng)頻率調節(jié)的新方法。主要研究工作如下:本文在分析了課題的研究背景意義及國內外研究現狀的基礎上,首先分析了DFIG風力發(fā)電系統(tǒng)的結構及工作原理,研究了電網頻率恒定時風力機和DFIG的數學模型及運行控制策略,運用受控電壓源代替網側與轉子側脈寬調制(Pulse Width Modulated,PWM)變換器;構建了最大風能追蹤控制,通過MATLAB/Simulink仿真驗證了所建DFIG風電系統(tǒng)模型的正確性和最大風能追蹤控制技術的有效性。其次,對電網頻率波動時DFIG響應特性展開研究。第一步建立了普通異步電機穩(wěn)態(tài)等效電路和動態(tài)模型,分別繪制了電網頻率波動與響應特性的三維立體圖及其動態(tài)仿真圖,說明了普通異步電機對于電網頻率波動的響應效果。第二步對電網頻率波動下DFIG的響應特性進行動態(tài)仿真,深入分析了DFIG的頻率響應特性。最后,對DFIG模型進行簡化,構建了含DFIG的單區(qū)域電力系統(tǒng)自動發(fā)電控制(Automatic Generation Control,AGC)動態(tài)模型,改進了DFIG參與系統(tǒng)的頻率調節(jié)方法,稱為協(xié)調控制方法,分析了電力系統(tǒng)中各個控制器參數對于系統(tǒng)的頻率影響。在不同風速以及不同風電滲透率下驗證了協(xié)調控制方式的有效性。之后,構建了含DFIG的雙區(qū)域電力系統(tǒng)AGC動態(tài)模型,在兩區(qū)域不同風電滲透率下,通過系統(tǒng)突增負荷與突減負荷兩種情況,對協(xié)調控制方法在兩區(qū)域間調頻進行了仿真分析,通過仿真驗證了協(xié)調控制方法的可行性和有效性。 【關鍵詞】：風力發(fā)電 雙饋異步發(fā)電機 電網頻率波動 頻率調節(jié) 協(xié)調控制 風電滲透率
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題的研究背景及意義10-11
• 1.2 風力發(fā)電技術11-13
• 1.3 國內外研究現狀13-16
• 1.3.1 電網頻率波動下DFIG響應特性研究現狀13
• 1.3.2 DFIG調頻控制方法研究現狀13-16
• 1.4 本文主要研究內容16-18
• 第2章 電網頻率恒定時DFIG的建模與控制18-34
• 2.1 雙饋異步風力發(fā)電系統(tǒng)結構18-19
• 2.2 雙饋異步風力發(fā)電系統(tǒng)建模19-21
• 2.2.1 風力機數學模型19-20
• 2.2.2 雙饋異步風力發(fā)電機的數學模型20-21
• 2.3 DFIG系統(tǒng)運行控制21-28
• 2.3.1 網側PWM變換器及其控制22-24
• 2.3.2 轉子側PWM變換器及其控制24-27
• 2.3.3 中間直流環(huán)節(jié)27-28
• 2.4 最大風能追蹤控制原理28-29
• 2.5 DFIG仿真分析29-33
• 2.6 本章小結33-34
• 第3章 電網頻率波動下DFIG響應特性分析34-48
• 3.1 電網頻率波動的基本問題34
• 3.2 電網頻率波動下普通異步電機響應特性分析34-41
• 3.2.1 電網頻率波動下穩(wěn)態(tài)電路仿真36-37
• 3.2.2 電網頻率波動下動態(tài)仿真37-41
• 3.3 電網頻率波動下DFIG響應特性動態(tài)仿真41-46
• 3.4 本章小結46-48
• 第4章 含DFIG的單區(qū)域電力系統(tǒng)調頻控制48-70
• 4.1 單區(qū)域電力系統(tǒng)與DFIG模型簡化48-52
• 4.1.1 電力系統(tǒng)AGC動態(tài)模型49-50
• 4.1.2 DFIG模型簡化50-52
• 4.2 DFIG協(xié)調控制方法52-56
• 4.2.1 附加頻率控制環(huán)節(jié)52-53
• 4.2.2 槳距角控制環(huán)節(jié)53-56
• 4.3 含DFIG的單區(qū)域動態(tài)調頻模型56-58
• 4.4 調頻控制環(huán)節(jié)參數分析58-60
• 4.4.1 汽輪發(fā)電機參數對系統(tǒng)調頻影響58-60
• 4.4.2 附加頻率控制環(huán)節(jié)參數對系統(tǒng)調頻影響60
• 4.5 含DFIG的電力系統(tǒng)AGC動態(tài)仿真分析60-69
• 4.5.1 不同風速下DFIG調頻動態(tài)仿真61-65
• 4.5.2 不同風電滲透率下常規(guī)機組及DFIG調頻方法仿真65-69
• 4.6 本章小結69-70
• 第5章 含DFIG的兩區(qū)域電力系統(tǒng)調頻控制70-89
• 5.1 兩區(qū)域電力系統(tǒng)71
• 5.2 含DFIG的頻率調整動態(tài)模型71-75
• 5.3 不同滲透率下DFIG調頻仿真75-87
• 5.3.1 系統(tǒng)突增負荷時DFIG調頻仿真76-82
• 5.3.2 系統(tǒng)突減負荷時DFIG調頻仿真82-87
• 5.4 本章小結87-89
• 結論89-91
• 參考文獻91-96
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果96-97
• 致謝97-98
• 作者簡介98

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內容

雙饋式變速恒頻風力發(fā)電機的空載及負載并網策略    劉其輝;謝孟麗;

電力系統(tǒng)全過程動態(tài)仿真中的自動發(fā)電控制模型    宋新立;王成山;仲悟之;湯涌;卓峻峰;吳國旸;蘇志達;

DFIG風電機組串聯(lián)耦合補償低壓穿越研究    張建忠;熊良根;杭俊;程明;

變速恒頻雙饋風力發(fā)電機輔助系統(tǒng)調頻的研究    彭喜云;劉瑞葉;

雙饋感應風電機組在電網頻率變化時的響應特性分析    孫洪宇;

變速風電機組的慣性與一次調頻特性分析及綜合控制    付媛;王毅;張祥宇;羅應立;

一種新型結構變速恒頻風力發(fā)電機組系統(tǒng)及其控制策略    崔總澤;王士亮;史立勤;宋立偉;

永磁雙饋風力發(fā)電機的并網控制策略    刁統(tǒng)山;王秀和;魏蓓;

基于功率追蹤曲線切換的雙饋風電機組慣性控制策略    張志恒;王毅;韓笑;李和明;

雙饋風力發(fā)電機的次同步控制相互作用機理與特性研究    張劍;肖湘寧;高本鋒;羅超;陳甜妹;

基于模糊PI控制的雙饋風力發(fā)電機空載并網控制策略    卜志東;吳新開;劉良斌;唐東成;

面向直流輸電的雙饋風電機組并網拓撲及控制技術    年珩;易曦露;

新型轉子電流混合控制的變速恒頻異步風力發(fā)電系統(tǒng)    孫小剛;

計及定子勵磁電流變化的永磁雙饋發(fā)電機零轉矩控制策略    刁統(tǒng)山;王秀和;

諧波電網電壓下基于矢量諧振控制的雙饋異步發(fā)電機集成控制策略    宋亦鵬;年珩;

電力系統(tǒng)機爐控制模型動態(tài)仿真探究    齊磊;

新型永磁雙饋發(fā)電機及其控制策略研究    刁統(tǒng)山

雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)控制策略研究    劉晉

間歇式次同步振蕩及次同步控制互作用問題研究    張劍

含分布式電源的電網故障分析方法與保護原理研究    孔祥平

雙饋風電變流器的諧振控制技術研究    徐海亮

雙饋感應風電機組參與系統(tǒng)一次調頻的控制策略研究    曹張潔

基于分布式流體網絡的電力系統(tǒng)機電擾動傳播研究    馬寧寧

雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)高階滑?？刂撇呗缘难芯?nbsp;   陳濱

雙饋風力發(fā)電機組參與一次調頻的控制策略研究    周小華

大型海上風電場的混合多端直流并網技術研究    詹鵬

混合儲能系統(tǒng)抑制電網波動功率控制策略研究    趙永來

不平衡電網電壓下雙饋風電機組的輸出特性分析和控制    孫瑞

10KW碟式太陽能熱發(fā)電控制系統(tǒng)的研究    蘇君

雙饋感應風電機組參與系統(tǒng)調頻的控制策略研究    張志恒

基于雙坐標變換鎖相的直驅式風力發(fā)電并網逆變研究    劉洋

雙饋變速恒頻風力發(fā)電空載并網控制策略    吳國祥;馬煒;陳國呈;俞俊杰;

雙饋異步風力發(fā)電機組聯(lián)網運行建模及其無功靜態(tài)調節(jié)能力研究    嚴干貴;王茂春;穆鋼;崔楊;周志強;戴武昌;

背靠背電壓源型變流器的非線性解耦矢量控制    嚴干貴;李軍徽;蔣桂強;陳濤;黃亞峰;王健;

幾種適合變速恒頻風力發(fā)電機并網方式對比分析    李建林;趙棟利;李亞西;許洪華;

混雜控制系統(tǒng)的結構體系分析    秦世引,宋永華

混雜電力系統(tǒng)頻率緊急控制的Petri網建模與仿真    呂書強,秦世引,宋永華

變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)最大風能追蹤控制    劉其輝,賀益康,趙仁德

東北電網混雜自動電壓控制的研究    胡偉,梅生偉,盧強,洪軍,劉家慶

大型風電場對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響    遲永寧;王偉勝;劉燕華;戴慧珠;

雙饋變速風電機組頻率控制的仿真研究    關宏亮;遲永寧;王偉勝;戴慧珠;楊以涵;

大型風電場接入電網的穩(wěn)定性問題研究    遲永寧

電網頻率波動下雙饋風電機組響應特性及控制方法研究    焦靜波