雙饋風電機組頻率控制建模及其應(yīng)用研究

【摘要】：風力發(fā)電作為目前技術(shù)最成熟,經(jīng)濟效益最好的可再生能源開發(fā)利用方式,已經(jīng)被越來越多的國家列為能源發(fā)展的首要戰(zhàn)略。目前,由于雙饋風電機組具有有功和無功功率解耦的特性,能在一定程度上改善風電場的功率因數(shù)和電壓穩(wěn)定性,因此被廣泛應(yīng)用于大型風電場中。但也正是由于其具有這一特性,當系統(tǒng)出現(xiàn)頻率變化時,頻率變化時風力機轉(zhuǎn)子不能跟隨其自動做出快速響應(yīng),故其對系統(tǒng)頻率的支撐作用微乎其微。隨著雙饋風電機組的裝機容量在電網(wǎng)中所占比例的逐漸提高,其必然會給系統(tǒng)的頻率控制帶來潛在的影響。因此,有必要研究雙饋風電機組的頻率控制策略,進而提高含大型風電場系統(tǒng)的頻率控制能力。 本文的主要研究內(nèi)容及成果為： (1)研究了雙饋變速風電機組的數(shù)學模型,其中包括空氣動力學模型、風電機組機械轉(zhuǎn)動裝置模型、槳距角控制系統(tǒng)模型和雙饋感應(yīng)發(fā)電機模型。并詳細給出了從普通感應(yīng)發(fā)電機模型到雙饋感應(yīng)發(fā)電機動態(tài)(靜態(tài))模型的推導過程,對坐標變換原理的基本思想進行了重點闡述。 (2)研究了雙饋感應(yīng)風電機組的頻率特性,證明了雙饋感應(yīng)風電機組參與系統(tǒng)頻率控制的可能性,在雙饋感應(yīng)風電機組的轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制模型中附加了一個頻率控制模塊,實現(xiàn)其頻率控制功能。并通過IEEE9節(jié)點系統(tǒng)標準算例對所提出的控制策略進行了驗證,表明附加頻率控制模塊的變頻器模型的有效性。 (3)對某省級實際地區(qū)電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性進行了分析,分別對風電場運行對電網(wǎng)AGC運行的影響、風電機組頻率保護定值對系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性影響進行了分析,并利用所提出頻率控制模塊對這個省級電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性進行了仿真,結(jié)果表明該策略可以提高風電大規(guī)模接入的省級電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性。 【關(guān)鍵詞】：雙饋感應(yīng)電機 數(shù)學模型 頻率控制 頻率穩(wěn)定性
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 風力發(fā)電技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.2 風電場并網(wǎng)后的暫態(tài)穩(wěn)定性研究10-14
• 1.2.1 風力發(fā)電機組簡介10-12
• 1.2.2 風電機組控制技術(shù)的研究12
• 1.2.3 頻率控制策略研究12-14
• 1.3 論文研究的意義和主要工作14-15
• 第2章 基于雙饋感應(yīng)電機的風電機組數(shù)學模型15-33
• 2.1 雙饋風電機組的模型簡介15-16
• 2.2 空氣動力學模型16-18
• 2.3 風電機組機械轉(zhuǎn)動裝置模型18-19
• 2.4 槳距角控制系統(tǒng)模型19-20
• 2.5 雙饋感應(yīng)發(fā)電機模型20-26
• 2.5.1 坐標變換20-22
• 2.5.2 雙饋感應(yīng)發(fā)電機動態(tài)模型22-25
• 2.5.3 雙饋感應(yīng)發(fā)電機靜態(tài)模型25-26
• 2.6 雙饋感應(yīng)電機變頻器控制26-32
• 2.6.1 轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制原理26-28
• 2.6.2 轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制器28-29
• 2.6.3 電網(wǎng)側(cè)變頻器控制原理29-31
• 2.6.4 電網(wǎng)側(cè)變頻器控制器31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第3章 雙饋風電機組頻率特性及頻率控制33-45
• 3.1 電力系統(tǒng)頻率調(diào)整33-36
• 3.1.1 系統(tǒng)的一次調(diào)頻33-34
• 3.1.2 系統(tǒng)的二次調(diào)頻34-35
• 3.1.3 系統(tǒng)的三次調(diào)頻35-36
• 3.2 電力系統(tǒng)的頻率特性36-38
• 3.2.1 電力系統(tǒng)頻率的靜態(tài)特性36-38
• 3.2.2 電力系統(tǒng)頻率的動態(tài)特性38
• 3.3 雙饋感應(yīng)電機的頻率特性38-39
• 3.4 雙饋感應(yīng)電機附加頻率控制環(huán)節(jié)39-41
• 3.4.1 頻率控制環(huán)節(jié)的原理39-40
• 3.4.2 附加頻率控制環(huán)節(jié)模型40-41
• 3.5 電力系統(tǒng)仿真軟件-DIGSILENT/POWERFACTORY41
• 3.6 IEEE-9節(jié)點系統(tǒng)仿真算例41-44
• 3.6.1 IEEE-9節(jié)點系統(tǒng)簡介41-42
• 3.6.2 仿真分析42-44
• 3.7 本章小結(jié)44-45
• 第4章 省級電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性分析45-56
• 4.1 大規(guī)模風電場接入條件下算例電網(wǎng)頻率波動因素分析45-46
• 4.2 省級實際電網(wǎng)介紹46-47
• 4.3 算例電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性問題研究47-54
• 4.3.1 算例電網(wǎng)風電功率變化率與AGC調(diào)節(jié)能力研究47-50
• 4.3.2 系統(tǒng)常規(guī)水(火)電機組故障時算例電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性仿真分析50-52
• 4.3.3 風電機組保護定值設(shè)定對其頻率調(diào)節(jié)能力的影響52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第5章 結(jié)論與展望56-58
• 5.1 主要內(nèi)容總結(jié)56
• 5.2 展望56-58
• 參考文獻58-62
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果62-63
• 致謝63

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