直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)諧波與諧振研究

【摘要】：隨著國(guó)內(nèi)可再生能源開發(fā)政策的引導(dǎo)，中國(guó)風(fēng)電行業(yè)實(shí)現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，中國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)容量迅速躍居世界第一。高速的發(fā)展帶來了大量技術(shù)問題的爆發(fā)，大容量風(fēng)電場(chǎng)能否安全并網(wǎng)成為主要關(guān)注問題，而風(fēng)電場(chǎng)的諧波與諧振問題則直接影響到并網(wǎng)的電能質(zhì)量。有鑒于此，本文主要研究直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的諧波與諧振問題。 為了對(duì)直驅(qū)型風(fēng)電場(chǎng)的諧波問題進(jìn)行全面和深入的分析，首先對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各個(gè)元件建立相應(yīng)的諧波分析模型。構(gòu)成風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)的主要元件包含并網(wǎng)變換器、機(jī)端升壓變壓器、集電饋電系統(tǒng)以及變電站主升壓變壓器。除并網(wǎng)變換器外，其余元件的諧波模型在電力系統(tǒng)的諧波分析中已經(jīng)較為成熟。因此，本文的工作重點(diǎn)主要集中在并網(wǎng)變換器的諧波源模型建立上，從網(wǎng)側(cè)變換器的基本工作原理出發(fā)，針對(duì)不同頻率范圍下并網(wǎng)變換器的諧波特性，對(duì)網(wǎng)側(cè)變換器分頻段建立了高頻諧波模型和低頻諧波模型，與詳細(xì)模型的仿真對(duì)比驗(yàn)證了本文提出的模型的有效性。 其次對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的諧波諧振問題進(jìn)行了系統(tǒng)分析。針對(duì)含25臺(tái)永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)仿真系統(tǒng)，對(duì)其諧波和諧振特性進(jìn)行詳細(xì)的分析。對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的諧振問題，主要考慮不同的因素對(duì)諧振點(diǎn)的影響，采用阻抗掃描法分析。但風(fēng)電系統(tǒng)采用了本文所建立的諧波源模型，考慮了并網(wǎng)變流器輸出阻抗對(duì)諧振點(diǎn)的影響，更能切合實(shí)際反映出風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的諧振特性。仿真結(jié)果表明，風(fēng)場(chǎng)中的饋線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、無功補(bǔ)償裝置、在運(yùn)行風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)以及電纜長(zhǎng)度等都會(huì)影響到風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的諧振特性，需要在風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)通盤考慮這些因素。 最后基于風(fēng)電機(jī)組詳細(xì)動(dòng)態(tài)模型，系統(tǒng)分析了直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng)的諧波特性，剖析了多種工況下含風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)的諧波潮流分布，探討了風(fēng)電場(chǎng)諧波抑制措施和提高電力系統(tǒng)消納風(fēng)電能力的途徑，設(shè)計(jì)了雙調(diào)諧濾波器加裝在并網(wǎng)點(diǎn)，仿真表明抑制諧波效果明顯。 【關(guān)鍵詞】：直驅(qū)型風(fēng)電系統(tǒng) 風(fēng)電場(chǎng) 諧波與諧振 諧波源模型
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景及研究的目的與意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外風(fēng)電場(chǎng)諧波的研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 諧波畸變的影響與危害11-12
• 1.2.2 風(fēng)電場(chǎng)諧波的分析方法12-13
• 1.2.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 風(fēng)電場(chǎng)元件的諧波模型18-36
• 2.1 引言18-19
• 2.2 直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的諧波模型19-29
• 2.2.1 網(wǎng)側(cè)變換器的工作原理20-22
• 2.2.2 網(wǎng)側(cè)變換器的高頻諧波特性22-26
• 2.2.3 網(wǎng)側(cè)變換器的低頻諧波特性26-29
• 2.3 變壓器的諧波模型29-31
• 2.4 電力電纜的諧波模型31-32
• 2.5 電力系統(tǒng)諧波模型32-35
• 2.5.1 系統(tǒng)的背景電壓畸變32-34
• 2.5.2 系統(tǒng)的諧波阻抗特性34-35
• 2.6 本章小結(jié)35-36
• 第3章 風(fēng)電場(chǎng)諧波及諧振特性分析36-54
• 3.1 引言36
• 3.2 風(fēng)電場(chǎng)的饋線拓?fù)?/span>36-39
• 3.3 風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的諧振特性研究39-45
• 3.4 風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓諧波分析45-53
• 3.4.1 直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓諧波的影響45-48
• 3.4.2 雙饋型風(fēng)電機(jī)組對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)電壓諧波的影響48-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第4章 風(fēng)電場(chǎng)諧波抑制與風(fēng)電并網(wǎng)能力提高策略54-64
• 4.1 引言54
• 4.2 直驅(qū)型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)諧波的抑制54-59
• 4.2.1 濾波器特性分析54-56
• 4.2.2 風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)諧波濾波器設(shè)計(jì)56-59
• 4.3 風(fēng)電場(chǎng)諧振放大對(duì)電力系統(tǒng)消納風(fēng)電能力的影響59-63
• 4.3.1 仿真系統(tǒng)概述59-60
• 4.3.2 含風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)的諧波潮流分析60-61
• 4.3.3 諧振放大對(duì)風(fēng)電消納能力的影響61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果70-72
• 致謝72

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