雙饋風(fēng)電機(jī)組小干擾穩(wěn)定性分析及參與調(diào)頻控制策略研究

【摘要】：隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日益成熟，風(fēng)電在電力系統(tǒng)中所占的比例不斷增加，電網(wǎng)對(duì)并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組提出了越來(lái)越高的要求。一方面，要求風(fēng)電機(jī)組在接入電網(wǎng)末端或者在惡劣電網(wǎng)環(huán)境下，依然能夠保持自身穩(wěn)定運(yùn)行；另一方面，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)，希望風(fēng)電能像傳統(tǒng)發(fā)電一樣具有參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的能力。本項(xiàng)目從風(fēng)電機(jī)組自身角度考慮，研究其在電網(wǎng)遭受小干擾情況下的穩(wěn)定性，同時(shí)從電網(wǎng)的角度出發(fā)，研究風(fēng)電機(jī)組參與電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)的控制策略。研究?jī)?nèi)容對(duì)提高風(fēng)電并網(wǎng)后的電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性和“電網(wǎng)友好型”風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文以目前廣泛應(yīng)用的雙饋風(fēng)電機(jī)組為研究對(duì)象，在掌握了雙饋風(fēng)電機(jī)組工作原理和控制策略的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了以下研究工作： ①為了研究并網(wǎng)雙饋風(fēng)電機(jī)組參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)變化對(duì)其小干擾穩(wěn)定性的影響程度及規(guī)律，基于雙饋機(jī)組的狀態(tài)方程，建立雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的小信號(hào)模型。計(jì)算機(jī)組自身機(jī)械參數(shù)、電氣參數(shù)以及運(yùn)行狀態(tài)變化后的系統(tǒng)特征值，分析機(jī)組的小干擾穩(wěn)定性。進(jìn)一步引入?yún)?shù)靈敏度概念，計(jì)算不同運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)特征值對(duì)參數(shù)的靈敏度，分析參數(shù)變化對(duì)特征值的影響程度及趨勢(shì)。 ②為了研究電網(wǎng)頻率變化對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組小干擾穩(wěn)定性的影響，提出并建立考慮電網(wǎng)頻率變化因素的雙饋風(fēng)電機(jī)組小信號(hào)模型。計(jì)算改進(jìn)模型和常規(guī)模型在不同電網(wǎng)頻率下的特征值，分析雙饋風(fēng)電機(jī)組在不同電網(wǎng)頻率下的小干擾穩(wěn)定性。通過(guò)仿真分析，對(duì)所建模型和理論分析進(jìn)行驗(yàn)證。 ③為了提高雙饋風(fēng)電機(jī)組參與電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)的能力，在分析現(xiàn)有控制策略下雙饋風(fēng)電機(jī)組調(diào)頻能力的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)組自身調(diào)節(jié)特性，提出一種附加轉(zhuǎn)速控制環(huán)節(jié)的頻率綜合控制策略。針對(duì)不同策略的控制原理及電網(wǎng)頻率突變后的調(diào)頻效果進(jìn)行仿真比較，驗(yàn)證所提出控制策略的有效性。 上述研究成果對(duì)提高并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性及參與電網(wǎng)調(diào)頻能力具有一定參考價(jià)值，為進(jìn)一步提高雙饋風(fēng)電機(jī)組的電網(wǎng)適應(yīng)能力奠定了理論基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 雙饋風(fēng)電機(jī)組 小干擾穩(wěn)定性 頻率穩(wěn)定性 頻率控制
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TM315
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題背景及研究意義8-12
• 1.2 課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 風(fēng)電并網(wǎng)小干擾穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 風(fēng)電機(jī)組頻率特性及頻率調(diào)節(jié)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容13-14
• 2 雙饋風(fēng)電機(jī)組及其功率解耦控制策略14-27
• 2.1 引言14
• 2.2 雙饋風(fēng)電機(jī)組及其控制系統(tǒng)建模14-23
• 2.2.1 風(fēng)力機(jī)及傳動(dòng)鏈數(shù)學(xué)模型15-16
• 2.2.2 雙饋發(fā)電機(jī)電磁暫態(tài)數(shù)學(xué)模型16-18
• 2.2.3 變流器控制策略18-22
• 2.2.4 槳距角控制策略22-23
• 2.3 雙饋風(fēng)電機(jī)組功率解耦控制的仿真分析23-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 雙饋風(fēng)電機(jī)組小干擾穩(wěn)定性建模及分析27-40
• 3.1 引言27
• 3.2 雙饋風(fēng)電機(jī)組的小信號(hào)模型27-33
• 3.2.1 小干擾穩(wěn)定性及特征值分析方法27-30
• 3.2.2 雙饋發(fā)電機(jī)小信號(hào)模型30-31
• 3.2.3 系統(tǒng)特征值及狀態(tài)變量參與因子31-33
• 3.3 參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組小干擾穩(wěn)定性的影響33-36
• 3.3.1 機(jī)械參數(shù)對(duì)特征值的影響分析33-34
• 3.3.2 電氣參數(shù)對(duì)特征值的影響分析34-35
• 3.3.3 運(yùn)行狀態(tài)對(duì)特征值的影響分析35-36
• 3.4 特征值對(duì)參數(shù)的靈敏度分析36-39
• 3.4.1 特征值對(duì)參數(shù)靈敏度36-37
• 3.4.2 不同運(yùn)行狀態(tài)下特征值對(duì)參數(shù)靈敏度分析37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 電網(wǎng)頻率變化的雙饋風(fēng)電機(jī)組小干擾穩(wěn)定性研究40-50
• 4.1 引言40
• 4.2 考慮電網(wǎng)頻率變化因素的雙饋風(fēng)電機(jī)組小信號(hào)模型40-43
• 4.2.1 風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)頻率規(guī)定40-41
• 4.2.2 考慮電網(wǎng)頻率變化的雙饋發(fā)電機(jī)電磁暫態(tài)模型41-43
• 4.3 考慮電網(wǎng)頻率變化的雙饋風(fēng)電機(jī)組小干擾穩(wěn)定性分析43-49
• 4.3.1 系統(tǒng)狀態(tài)方程及特征值分析43-45
• 4.3.2 電網(wǎng)頻率變化對(duì)小干擾穩(wěn)定性的影響分析45-46
• 4.3.3 仿真驗(yàn)證46-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 5 提高雙饋風(fēng)電機(jī)組參與調(diào)頻能力的綜合控制策略50-61
• 5.1 引言50
• 5.2 雙饋風(fēng)電機(jī)組的調(diào)頻控制原理50-52
• 5.3 雙饋風(fēng)電機(jī)組的頻率控制策略分析52-56
• 5.3.1 雙饋風(fēng)電機(jī)組頻率下垂控制原理52-53
• 5.3.2 雙饋風(fēng)電機(jī)組頻率慣性控制原理53
• 5.3.3 仿真分析53-56
• 5.4 雙饋風(fēng)電機(jī)組的頻率綜合控制策略56-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 6 結(jié)論與展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 附錄67-68
• A. 1.5 MW 雙饋風(fēng)電機(jī)組主要參數(shù)67
• B. 雙饋風(fēng)電機(jī)組參與調(diào)頻控制仿真參數(shù)67
• C. 作者在攻讀學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果目錄67-68

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特征值對(duì)運(yùn)行方式靈敏度的計(jì)算    劉曉鵬,呂世榮,郭強(qiáng),夏道止

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蘭州蘭電電機(jī)有限公司    

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我國(guó)兆瓦級(jí)雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)草案制訂完成    通訊員 申軍平 記者 趙中庸

運(yùn)行參數(shù)變化對(duì)電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響    邢潔

基于直測(cè)功角及暫態(tài)能量函數(shù)法的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁保護(hù)與控制研究    林莉

雙饋風(fēng)電機(jī)組模型預(yù)測(cè)控制研究    井艷軍

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雙饋風(fēng)電機(jī)組小干擾穩(wěn)定性分析及參與調(diào)頻控制策略研究    張志科

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