基于輕型直流輸電的風(fēng)電系統(tǒng)控制策略研究

【摘要】：隨著不可再生能源的日益枯竭,風(fēng)能作為可大規(guī)模利用的再生能源,已經(jīng)受到了世界各國(guó)的重視。目前,風(fēng)電的發(fā)展重點(diǎn)開始由陸地轉(zhuǎn)向海洋。海上風(fēng)電場(chǎng)通過交流電纜聯(lián)網(wǎng),容性功率嚴(yán)重制約著海上風(fēng)電場(chǎng)的聯(lián)網(wǎng)。另外,大容量風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)將給電力系統(tǒng)帶來電壓、線路潮流等控制問題也將不容忽視。輕型直流輸電(VSC-HVDC)采用電壓源換流器技術(shù),其良好的可控性為風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)提供了一種較好的解決方案。本文對(duì)基于VSC-HVDC的風(fēng)電系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)展開了研究。 首先分析了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG)和鼠籠異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率流向、數(shù)學(xué)模型和控制理論。采用矢量控制實(shí)現(xiàn)了DFIG的有功功率和無功功率的解耦控制以及最優(yōu)功率曲線追蹤。為了解決DFIG并網(wǎng)將導(dǎo)致的系統(tǒng)頻率特性變差,提出將DFIG的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)頻率引入DFIG的有功功率控制環(huán),仿真結(jié)果證明該方法改善了系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)特性。 研究了VSC-HVDC在風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用,對(duì)VSC-HVDC的控制策略進(jìn)行了研究和分析。采用直接電壓控制策略控制風(fēng)電場(chǎng)的頻率,實(shí)現(xiàn)了鼠籠異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速運(yùn)行,同樣將直接電壓控制應(yīng)用于DFIG風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)。仿真結(jié)果表明,采用直接電壓控制可以提高鼠籠異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)低風(fēng)速下的風(fēng)能利用率;采用直接電流控制策略可以對(duì)交流系統(tǒng)的頻率和電壓、線路的潮流加以控制。 將上述研究應(yīng)用于多端輕型直流輸電系統(tǒng)。對(duì)非故障和故障情況下的系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究,結(jié)果表明VSC-HVDC的換流站采用定有功功率控制,即使風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速或負(fù)荷急劇變化,VSC-HVDC仍然能夠嚴(yán)格控制線路的潮流;當(dāng)交流系統(tǒng)出現(xiàn)低電壓或者短路故障時(shí),VSC-HVDC能夠?qū)L(fēng)電場(chǎng)和故障系統(tǒng)隔離,從而提高了非故障系統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)的接入能力。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 輕型直流輸電 頻率特性 聯(lián)網(wǎng)
【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】：2011
【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和意義9-10
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及研究概況10-15
• 1.2.1 風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展10-11
• 1.2.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及控制技術(shù)的發(fā)展11-14
• 1.2.3 風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)方式14-15
• 1.3 VSC-HVDC研究概況15-17
• 1.4 本文的主要工作17-18
• 第2章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模型及輔助系統(tǒng)調(diào)頻的研究18-38
• 2.1 引言18
• 2.2 風(fēng)力機(jī)數(shù)學(xué)模型18-20
• 2.3 定速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)20-22
• 2.3.1 定速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型分析20-22
• 2.3.2 定速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行性能分析22
• 2.4 變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電技術(shù)22-31
• 2.4.1 雙饋發(fā)電機(jī)運(yùn)行分析22-24
• 2.4.2 雙饋發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型24-26
• 2.4.3 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制26-28
• 2.4.4 網(wǎng)側(cè)變流器的控制策略28-30
• 2.4.5 節(jié)距角控制策略30
• 2.4.6 DFIG運(yùn)行性能分析30-31
• 2.5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輔助系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)研究31-37
• 2.5.1 系統(tǒng)頻率特性分析31-32
• 2.5.2 DFIG輔助系統(tǒng)頻率控制策略研究32-33
• 2.5.3 DFIG輔助系統(tǒng)調(diào)頻的仿真研究33-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 第3章 VSC-HVDC在風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用研究38-51
• 3.1 引言38
• 3.2 VSC-HVDC的模型分析38-40
• 3.3 風(fēng)電場(chǎng)VSC-HVDC聯(lián)網(wǎng)的直接電流控制40-46
• 3.3.1 直接電流控制策略40-43
• 3.3.2 風(fēng)電場(chǎng)直流聯(lián)網(wǎng)的直接電流控制策略研究43-46
• 3.4 風(fēng)電場(chǎng)VSC-HVDC聯(lián)網(wǎng)的直接電壓控制46-50
• 3.4.1 風(fēng)電場(chǎng)直流聯(lián)網(wǎng)的直接電壓控制策略46-47
• 3.4.2 直接電壓控制策略下的風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)研究47-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第4章 多端VSC-HVDC在風(fēng)電系統(tǒng)中的應(yīng)用51-60
• 4.1 引言51
• 4.2 風(fēng)電場(chǎng)多端輕型直流輸電系統(tǒng)模型的搭建51-52
• 4.3 風(fēng)電場(chǎng)多端直流輸電聯(lián)網(wǎng)的仿真研究52-59
• 4.3.1 非故障情況下的系統(tǒng)仿真及分析52-56
• 4.3.2 故障情況下的系統(tǒng)仿真及分析56-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果65-67
• 致謝67

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變速恒頻風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行模型研究及其應(yīng)用    申洪

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基于二階廣義積分的風(fēng)電系統(tǒng)電壓跌落檢測(cè)法    朱鑫;袁鐵江;晁勤;李建林;孔飛飛;

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