風(fēng)電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的Hopf分岔研究

【摘要】：由于風(fēng)電系統(tǒng)輸出功率的不確定性和隨機(jī)性，使電壓穩(wěn)定性問題成為束縛大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的瓶頸。應(yīng)用分岔理論分析風(fēng)電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文主要工作如下： 1、基于恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組建立風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)等值模型，選擇風(fēng)電場(chǎng)注入系統(tǒng)有功功率和無功功率為分岔控制參數(shù)，計(jì)算得出了風(fēng)電系統(tǒng)接入點(diǎn)電壓的動(dòng)態(tài)分岔曲線和功率穩(wěn)定分岔邊界。分析表明系統(tǒng)接入點(diǎn)電壓隨著風(fēng)電機(jī)組功率變化存在復(fù)雜的分岔現(xiàn)象，在極值分岔點(diǎn)之前可能存在Hopf分岔現(xiàn)象，說明目前常用的以靜態(tài)功率極限點(diǎn)估算系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的方法偏于樂觀。同時(shí)在算法上，通過把延拓法和直接法相結(jié)合，成功地將關(guān)鍵特征值法引入到多參數(shù)分岔分析中，使Hopf分岔點(diǎn)的追蹤計(jì)算更加簡(jiǎn)化、速度更快。 2、基于簡(jiǎn)單的含風(fēng)電場(chǎng)的單機(jī)對(duì)無窮大電力系統(tǒng)，以風(fēng)電場(chǎng)注入系統(tǒng)有功功率的變化量作為分岔參數(shù)，對(duì)比分析了不加裝無功補(bǔ)償裝置和分別安裝靜止無功補(bǔ)償器（Static Var Compensator，SVC）及靜止同步補(bǔ)償器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）三種情況下的Hopf分岔現(xiàn)象。結(jié)果表明在不加裝無功補(bǔ)償裝置的情況下，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)逼近Hopf分岔點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)電壓幅值跌落和振蕩頻率都很大。當(dāng)接入點(diǎn)處加裝SVC和STATCOM無功補(bǔ)償裝置后，可以有效地減小系統(tǒng)電壓振蕩、抑制Hopf分岔的發(fā)生，同時(shí)在一定程度上增加了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定域。進(jìn)一步的理論分析和數(shù)字仿真表明，由于STATCOM的動(dòng)態(tài)性能比SVC的更好，因此裝設(shè)STATCOM能夠更加有效、及時(shí)地抑制Hopf分岔發(fā)生時(shí)系統(tǒng)電壓的波動(dòng)。 【關(guān)鍵詞】：恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組 電壓穩(wěn)定性 Hopf分岔 多參數(shù)分析 靜止無功補(bǔ)償裝置 靜止同步補(bǔ)償器
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM712
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題研究的背景及意義9-15
• 1.1.1 風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀概述9-11
• 1.1.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)介11-13
• 1.1.3 風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)13-15
• 1.2 分岔理論的電壓穩(wěn)定性研究15-17
• 1.2.1 電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性概述15-16
• 1.2.2 電壓穩(wěn)定性的分岔研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 Hopf 分岔理論應(yīng)用于風(fēng)電系統(tǒng)17
• 1.3 本文的主要工作17-19
• 第二章 分岔理論基礎(chǔ)知識(shí)19-26
• 2.1 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與分岔理論的基礎(chǔ)知識(shí)19-24
• 2.1.1 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與分岔19-20
• 2.1.2 電力系統(tǒng)微分代數(shù)分岔20-22
• 2.1.3 應(yīng)用于 Hopf 分岔的中心流形理論及 P-B 范式22-24
• 2.2 Hopf 分岔的多參數(shù)分析方法24-25
• 2.3 小結(jié)25-26
• 第三章 恒速恒頻發(fā)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型與多參數(shù) Hopf 分岔分析26-45
• 3.1 恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組數(shù)學(xué)模型26-29
• 3.1.1 風(fēng)力機(jī)的數(shù)學(xué)模型26-27
• 3.1.2 異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型27-28
• 3.1.3 無功補(bǔ)償模型28
• 3.1.4 風(fēng)電場(chǎng)的等值28-29
• 3.2 連續(xù)法與簡(jiǎn)化直接法追蹤動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定的 Hopf 分岔點(diǎn)29-38
• 3.2.1 簡(jiǎn)化直接法29-32
• 3.2.2 連續(xù)法32-34
• 3.2.3 關(guān)鍵特征值確定34-37
• 3.2.4 算法流程37-38
• 3.3 風(fēng)電系統(tǒng) Hopf 多參數(shù)分析38-43
• 3.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)38-39
• 3.3.2 風(fēng)電功率對(duì)系統(tǒng)接入點(diǎn)電壓穩(wěn)定多參數(shù) Hopf 分析39-43
• 3.4 小結(jié)43-45
• 第四章 無功補(bǔ)償裝置在風(fēng)電系統(tǒng)應(yīng)用中的分岔分析45-55
• 4.1 恒速恒頻風(fēng)電機(jī)組無功特性和補(bǔ)償策略45-46
• 4.2 無功補(bǔ)償裝置及其數(shù)學(xué)模型46-50
• 4.2.1 靜止無功補(bǔ)償器46-48
• 4.2.2 靜止同步無功補(bǔ)償器48-50
• 4.3 算例與結(jié)論分析50-54
• 4.3.1 仿真模型50-51
• 4.3.2 無功補(bǔ)償對(duì)風(fēng)電系統(tǒng) Hopf 分岔的影響51
• 4.3.3 仿真結(jié)果51-54
• 4.4 小結(jié)54-55
• 第五章 結(jié)論與展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 發(fā)表論文和科研情況說明61-62
• 致謝62-63

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