雙饋風(fēng)電機(jī)組模型參數(shù)辨識與模型驗(yàn)證

【摘要】：隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的逐漸增加,大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和電能質(zhì)量的影響也越來越突出。為了促進(jìn)風(fēng)電的健康發(fā)展,保證大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的可靠運(yùn)行,有必要從電網(wǎng)的角度對風(fēng)電場控制及其并網(wǎng)技術(shù)、風(fēng)電場并網(wǎng)運(yùn)行對電網(wǎng)穩(wěn)定性以及電能質(zhì)量影響問題進(jìn)行研究,而建立合適及準(zhǔn)確的風(fēng)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型是開展上述研究的關(guān)鍵基礎(chǔ)。本文以風(fēng)電機(jī)組在低電壓穿越中的實(shí)測特性為基礎(chǔ),對雙饋風(fēng)電機(jī)組的建模、參數(shù)辨識、模型驗(yàn)證以及風(fēng)電場的并網(wǎng)仿真等問題進(jìn)行了深入的研究。主要工作和創(chuàng)新性成果如下： (1)在電力系統(tǒng)仿真軟件DIgSILENT/PowerFactory中建立了基于雙饋感應(yīng)電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組模型,該模型主要包括以下子模塊：雙饋感應(yīng)電機(jī)模塊(內(nèi)置機(jī)側(cè)變頻器)、風(fēng)速模塊、空氣動力學(xué)模塊(風(fēng)力機(jī)模型)、漿距角控制模塊、軸系模塊(兩質(zhì)塊軸系模型)、最大功率追蹤(MPT)模塊、轉(zhuǎn)速控制模塊、LVRT控制模塊、坐標(biāo)變換模塊、控制補(bǔ)償模塊、直流電壓控制模塊、網(wǎng)側(cè)變頻器無功控制模塊、網(wǎng)側(cè)變頻器模塊、保護(hù)模塊和各種測量模塊。在此基礎(chǔ)之上,對各模塊的參數(shù)進(jìn)行了靈敏度分析,確定影響風(fēng)機(jī)并網(wǎng)特性的關(guān)鍵參數(shù)。 (2)對傳統(tǒng)遺傳算法進(jìn)行改進(jìn),提出一種基于改進(jìn)遺傳算法的辨識方案,以風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%額定電壓下的實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)將其應(yīng)用于實(shí)際風(fēng)機(jī)模型的參數(shù)辨識中。結(jié)果表明：提出的改進(jìn)遺傳算法全局搜索能力強(qiáng)、收斂速度快,可準(zhǔn)確的找到多極值函數(shù)的全局最優(yōu)點(diǎn)；所提參數(shù)辨識方案切實(shí)可行,經(jīng)參數(shù)辨識后,模型可準(zhǔn)確的反映實(shí)際風(fēng)機(jī)在低電壓穿越中的并網(wǎng)特性。 (3)對德國風(fēng)能及其他新能源聯(lián)合會(FGW)出版發(fā)行的TR4標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,在MATLAB中編寫了基于TR4標(biāo)準(zhǔn)的模型驗(yàn)證軟件,以風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%額定電壓下的實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對基本的Demo模型及本文新建的改進(jìn)模型展開了相關(guān)的驗(yàn)證工作。驗(yàn)證結(jié)果表明：通過模型改進(jìn)及參數(shù)辨識,模型可順利通過驗(yàn)證。 (4)以某區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的實(shí)際風(fēng)電場M為例,以本文搭建的風(fēng)電機(jī)組機(jī)電仿真模型為基礎(chǔ),建立了該風(fēng)電場的單機(jī)等值模型,仿真了該風(fēng)電場在電網(wǎng)發(fā)生短路故障時的并網(wǎng)特性,分析了該風(fēng)電場的并網(wǎng)發(fā)電對區(qū)域電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響?？梢钥闯?故障切除后系統(tǒng)母線電壓及風(fēng)電場的機(jī)組都能夠很快恢復(fù)穩(wěn)定。風(fēng)電場內(nèi)機(jī)組不會因?yàn)榈碗妷憾顺鲞\(yùn)行,且在故障期間可發(fā)出一定的無功功率,支持電網(wǎng)電壓恢復(fù)。 【關(guān)鍵詞】：雙饋風(fēng)電機(jī)組 參數(shù)辨識 模型驗(yàn)證 改進(jìn)遺傳算法 低電壓穿越
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP18;TM73
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題背景12-13
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 參數(shù)辨識研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 模型驗(yàn)證研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 論文主要工作17-18
• 第二章 用于機(jī)電暫態(tài)仿真的雙饋風(fēng)電機(jī)機(jī)組建模18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 電力系統(tǒng)仿真軟件-DIgSILENT/PowerFactory18-19
• 2.3 基于雙饋感應(yīng)電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組模型19-29
• 2.3.1 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(內(nèi)置機(jī)側(cè)變頻器)模型19-21
• 2.3.2 PWM網(wǎng)側(cè)變頻器模型21-22
• 2.3.3 空氣動力學(xué)模型22-23
• 2.3.4 軸系模型23-24
• 2.3.5 最大功率追蹤及速度控制器模塊24-25
• 2.3.6 槳距角控制模塊25-26
• 2.3.7 機(jī)側(cè)變頻器控制系統(tǒng)26-28
• 2.3.8 網(wǎng)側(cè)變頻器控制系統(tǒng)28-29
• 2.3.9 雙饋風(fēng)電機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)29
• 2.4 雙饋風(fēng)電機(jī)組模型參數(shù)靈敏度分析29-32
• 2.5 小結(jié)32-34
• 第三章 基于改進(jìn)遺傳算法的雙饋風(fēng)電機(jī)組模型參數(shù)辨識34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 遺傳算法(GA)簡介34-36
• 3.2.1 遺傳算法的基本原理34-35
• 3.2.2 遺傳算法的基本特點(diǎn)35-36
• 3.3 遺傳算法(GA)的繼承與改進(jìn)36-40
• 3.3.1 遺傳算法的繼承36-37
• 3.3.2 遺傳算法的改進(jìn)37-39
• 3.3.3 算法測試與比較39-40
• 3.4 基于改進(jìn)遺傳算法(IGA)的雙饋風(fēng)電機(jī)組模型參數(shù)辨識40-45
• 3.4.1 參數(shù)辨識方案40-43
• 3.4.2 算例1:參數(shù)辨識方案的有效性驗(yàn)證43
• 3.4.3 算例2:根據(jù)機(jī)組實(shí)測輸出辨識模型關(guān)鍵參數(shù)43-45
• 3.5 小結(jié)45-46
• 第四章 基于TR4標(biāo)準(zhǔn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組模型驗(yàn)證46-64
• 4.1 引言46
• 4.2 TR4標(biāo)準(zhǔn)介紹46-53
• 4.2.1 低電壓穿越能力驗(yàn)證：試驗(yàn)平臺46-47
• 4.2.2 電壓跌落：試驗(yàn)與測量47-49
• 4.2.3 電壓跌落：仿真49
• 4.2.4 電壓跌落：數(shù)據(jù)處理與分析49-50
• 4.2.5 電壓跌落：比較研究法50-52
• 4.2.6 電壓跌落：容許范圍和誤差限制52-53
• 4.3 基于TR4標(biāo)準(zhǔn)的雙饋風(fēng)電機(jī)組模型驗(yàn)證53-63
• 4.3.1 模型驗(yàn)證軟件介紹53-54
• 4.3.2 算例1：Demo模型的模型驗(yàn)證54-59
• 4.3.3 算例2:本文所搭模型的模型驗(yàn)證59-63
• 4.4 小結(jié)63-64
• 第五章 風(fēng)電場建模及其并網(wǎng)仿真64-74
• 5.1 引言64-66
• 5.2 風(fēng)電場及電網(wǎng)模型搭建66-68
• 5.3 短路故障分析68-71
• 5.4 小結(jié)71-74
• 第六章 全文總結(jié)74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-82
• 附件82

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