響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的風(fēng)電有功功率控制

【摘要】：目前,新能源發(fā)電處于大力推廣階段,風(fēng)電場穿透功率不斷提高,大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)會給系統(tǒng)調(diào)頻帶來壓力。然而,作為當(dāng)前主流的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組由于電力電子器件隔離,與系統(tǒng)解耦,不能像傳統(tǒng)同步機對變化的系統(tǒng)頻率進行響應(yīng)。風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng),應(yīng)使風(fēng)電機組參與系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié),響應(yīng)系統(tǒng)的頻率變化,因此,開展響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的風(fēng)電機組有功功率控制研究十分必要。 在查閱國內(nèi)外文獻研究基礎(chǔ)上,基于具有良好發(fā)展前景的直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機組,本文研究了該風(fēng)電機組并網(wǎng)運行時響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的有功功率控制結(jié)構(gòu)和策略,并提出改進的風(fēng)功率跟蹤控制方法和有功功率控制方法。本文依據(jù)風(fēng)電機組的實際特性構(gòu)造風(fēng)電機組響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的功-頻特性曲線,結(jié)合風(fēng)力機捕獲的風(fēng)功率與轉(zhuǎn)速運行特性,將系統(tǒng)頻率對應(yīng)的風(fēng)電機組輸出的發(fā)電功率與發(fā)電機轉(zhuǎn)速聯(lián)系起來。以發(fā)電機理想轉(zhuǎn)速為控制目標,通過機側(cè)整流器控制轉(zhuǎn)子實際轉(zhuǎn)速和無功功率,將實時風(fēng)電功率輸出至直流側(cè),經(jīng)過網(wǎng)側(cè)逆變器接入電網(wǎng)。 在給定能量管理原則下,利用儲能裝置吸收多余功率,補充缺額功率,使得輸出的風(fēng)電功率符合構(gòu)建的功-頻特性,具有響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的能力。 本文采用Matlab/Simulink仿真軟件搭建了響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機有功功率控制模型,采用相應(yīng)控制策略對機組運行情況進行仿真實驗,仿真結(jié)果驗證了該有功功率控制的合理性以及控制策略的可行性,為風(fēng)電大規(guī)模接入系統(tǒng)提供了理論支撐。文章也對該有功功率控制的儲能裝置和網(wǎng)側(cè)逆變器進行物理實驗驗證,實驗結(jié)果證明了結(jié)合儲能裝置的響應(yīng)頻率變化的風(fēng)電有功功率控制策略的有效性。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 頻率響應(yīng) 直驅(qū)永磁 儲能 有功功率控制
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 國內(nèi)外風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀8-11
• 1.1.1 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展情況8-10
• 1.1.2 中國風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃及趨勢10
• 1.1.3 直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機發(fā)展現(xiàn)狀及前景10-11
• 1.2 風(fēng)電響應(yīng)電力系統(tǒng)頻率變化的必要性11-13
• 1.2.1 風(fēng)力發(fā)電對系統(tǒng)頻率的影響11-12
• 1.2.2 電力系統(tǒng)對頻率的要求12-13
• 1.3 響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的風(fēng)電機組發(fā)電控制研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容14-15
• 2 響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機組有功功率控制原理15-32
• 2.1 同步發(fā)電機組響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化原理15-17
• 2.1.1 同步發(fā)電機響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的原理15-16
• 2.1.2 同步發(fā)電機響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化實現(xiàn)方式16-17
• 2.2 響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的永磁同步風(fēng)電機有功功率控制結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型17-25
• 2.2.1 響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的永磁同步風(fēng)電機組有功功率控制結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2.2 永磁同步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型18-22
• 2.2.3 儲能裝置數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.2.4 儲能元件的選擇和儲能裝置的特點24-25
• 2.3 響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的永磁同步發(fā)電機有功功率控制原則25-31
• 2.3.1 傳統(tǒng)無頻率響應(yīng)的有功功率控制方式25-27
• 2.3.2 響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的永磁同步風(fēng)電機有功功率控制基本思想27-28
• 2.3.3 響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化有功功率控制能量管理原則28-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 3 響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的直驅(qū)永磁風(fēng)電機組有功功率控制策略32-52
• 3.1 概述32
• 3.2 改進的風(fēng)功率跟蹤控制策略32-34
• 3.3 空間矢量控制原理及實現(xiàn)34-38
• 3.4 永磁同步風(fēng)電機組機側(cè)變流器控制策略38-43
• 3.4.1 機側(cè)變流器控制策略38-40
• 3.4.2 仿真結(jié)果及分析40-43
• 3.5 儲能裝置控制策略43-47
• 3.5.1 DC/DC斬波電路控制策略43-45
• 3.5.2 儲能裝置功率仿真結(jié)果及分析45-47
• 3.6 永磁同步風(fēng)電機組網(wǎng)側(cè)逆變器控制策略47-51
• 3.6.1 網(wǎng)側(cè)逆變器控制策略47-50
• 3.6.2 網(wǎng)側(cè)逆變器仿真模型50-51
• 3.7 本章小結(jié)51-52
• 4 基于儲能裝置的響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的有功功率控制系統(tǒng)實驗研究52-66
• 4.1 概述52-53
• 4.2 有功功率控制系統(tǒng)硬件設(shè)計53-59
• 4.2.1 有功功率控制系統(tǒng)主電路設(shè)計53-55
• 4.2.2 有功功率控制系統(tǒng)的控制電路設(shè)計55-59
• 4.3 有功功率控制系統(tǒng)軟件設(shè)計59-62
• 4.3.1 儲能裝置軟件設(shè)計59-60
• 4.3.2 網(wǎng)側(cè)逆變器軟件設(shè)計60-62
• 4.4 有功功率控制實驗結(jié)果及分析62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻67-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況70-71
• 致謝71-72

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