海上風(fēng)電通過(guò)柔性直流輸電系統(tǒng)并網(wǎng)的控制策略研究

【摘要】：近年來(lái),雙饋式感應(yīng)發(fā)電機(jī)(DFIG)越來(lái)越多地應(yīng)用于海上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。而柔性直流輸電系統(tǒng)(VSC-HVDC)又是遠(yuǎn)距離海上風(fēng)電并網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)。本文針對(duì)海上風(fēng)電系統(tǒng)通過(guò)VSC-HVDC送出的控制策略做了以下幾個(gè)方面的研究： (1)搭建了風(fēng)電場(chǎng)由VSC-HVDC送出的數(shù)字仿真平臺(tái)。風(fēng)電場(chǎng)由基于DFIG的風(fēng)力機(jī)組成,其中包含有風(fēng)力機(jī)組模型,DFIG換流器模型以及槳矩角控制系統(tǒng)。對(duì)VSC-HVDC系統(tǒng)而言,風(fēng)場(chǎng)側(cè)換流器(WFVSC)主要控制海上風(fēng)電交流系統(tǒng)的電壓幅值和電網(wǎng)頻率,以穩(wěn)定交流電壓；而網(wǎng)側(cè)換流器(GSVSC)控制直流電壓和與交流系統(tǒng)交換的無(wú)功功率。 (2)海上風(fēng)電由VSC-HVDC送出系統(tǒng)是一個(gè)“低慣量”系統(tǒng)。故給出利用直流電容和DFIG轉(zhuǎn)子動(dòng)能去模擬同步電機(jī)慣量的協(xié)同控制策略。GSVSC通過(guò)直流電壓滑差控制,在電網(wǎng)擾動(dòng)下,直流電容將吸收或釋放能量。兩端VSC交流系統(tǒng)頻率將通過(guò)WFVSC變頻控制實(shí)現(xiàn)人工耦合,這樣省去兩端換流站之間的通訊。為響應(yīng)WFVSC頻率變化,DFIG功率控制器將調(diào)整功率指令值,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化。通過(guò)一系列協(xié)同控制,海上風(fēng)電場(chǎng)將參與電力系統(tǒng)頻率控制。在允許的直流電壓變化范圍內(nèi),該協(xié)同控制策略可提供大范圍的慣量,增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。 (3)分析了直流電容和GSVSC換流器電流控制器閾值對(duì)故障直流電壓的影響。提出了海上風(fēng)電由VSC-HVDC送出的故障穿越策略：當(dāng)GSVSC側(cè)系統(tǒng)故障,GSVSC首先處于限電流控制。然后,WFVSC感受到升高的直流電壓,將其升高直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成升高的送端交流系統(tǒng)頻率。最后,DFIG在感受到升高交流系統(tǒng)頻率后,通過(guò)自身的降功率控制策略降低其發(fā)出的有功功率。并分析了利用頻率偏差控制和頻率-功率自定義曲線控制的DFIG自動(dòng)降功率特性。 【關(guān)鍵詞】：海上風(fēng)電 雙饋式感應(yīng)發(fā)電機(jī) 柔性直流輸電系統(tǒng) 慣量模擬 頻率調(diào)節(jié) 故障穿越
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM721.1
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 本文的研究目的和意義11-14
• 1.2 海上風(fēng)電通過(guò)柔性直流輸電系統(tǒng)送出研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 海上風(fēng)場(chǎng)的數(shù)學(xué)建模14-17
• 1.2.2 柔性直流輸電系統(tǒng)17-18
• 1.3 本文的主要工作18-20
• 第2章 海上風(fēng)電通過(guò)柔性直流輸電系統(tǒng)并網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)控制策略20-41
• 2.1 基于DFIG的風(fēng)力機(jī)組模型20-35
• 2.1.1 基于DFIG風(fēng)力機(jī)的控制系統(tǒng)22-25
• 2.1.2 DFIG控制層25-29
• 2.1.3 DFIG風(fēng)力機(jī)組控制策略29-32
• 2.1.4 DFIG仿真分析32-35
• 2.2 用于海上風(fēng)電場(chǎng)接入的VSC-HVDC控制策略35-40
• 2.2.1 系統(tǒng)模型35-36
• 2.2.2 GSVSC控制策略36
• 2.2.3 WFVSC控制策略36-37
• 2.2.4 風(fēng)場(chǎng)通過(guò)柔性直流輸電系統(tǒng)送出的穩(wěn)態(tài)仿真計(jì)算37-40
• 2.3 本章小結(jié)40-41
• 第3章 提高電力系統(tǒng)慣性水平的風(fēng)電場(chǎng)和VSC-HVDC的協(xié)同控制策略41-61
• 3.1 同步電機(jī)的慣量響應(yīng)41-42
• 3.2 海上風(fēng)電場(chǎng)與VSC-HVDC的協(xié)同控制策略42-46
• 3.2.1 GSVSC直流電容慣性支撐42-43
• 3.2.2 WFVSC的變頻控制43-44
• 3.2.3 風(fēng)電場(chǎng)有功功率變化44-46
• 3.3 風(fēng)場(chǎng)慣量支撐的進(jìn)一步討論46-51
• 3.3.1 MPPT對(duì)H_W的影響47-48
• 3.3.2 不同控制器對(duì)H_W的影響48-51
• 3.4 控制參數(shù)對(duì)協(xié)同控制策略的影響51-54
• 3.4.1 直流控制參數(shù)K_(DC)對(duì)H_s的影響51-52
• 3.4.2 P控制器比例參數(shù)K_P對(duì)H_s的影響52-54
• 3.5 仿真驗(yàn)算54-59
• 3.5.1 仿真平臺(tái)54-55
• 3.5.2 算例155-56
• 3.5.3 算例256-59
• 3.5.4 算例359
• 3.6 本章小結(jié)59-61
• 第4章 提高海上風(fēng)電由VSC-HVDC送出系統(tǒng)故障穿越能力的控制策略61-74
• 4.1 海上風(fēng)電由VSC-HVDC系統(tǒng)送出的故障特性61-65
• 4.1.1 直流電容值C對(duì)故障直流電壓的影響63
• 4.1.2 電流控制器閾值I_(dmax)對(duì)故障直流電壓的影響63-65
• 4.2 海上風(fēng)電由VSC-HVDC系統(tǒng)送出的故障協(xié)同控制策略65-67
• 4.2.1 GSVSC的控制策略65-66
• 4.2.2 WFVSC的控制策略66
• 4.2.3 DFIG的控制策略66-67
• 4.3 DFIG不同控制策略對(duì)系統(tǒng)故障穿越能力的影響67-73
• 4.3.1 附加頻率偏差控制67-70
• 4.3.2 利用頻率-功率曲線控制70-73
• 4.4 本章小結(jié)73-74
• 第5章 總結(jié)與展望74-76
• 5.1 全文總結(jié)74-75
• 5.2 研究工作展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 作者簡(jiǎn)歷80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文：80

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