雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)一次調(diào)頻的控制策略研究

【摘要】：變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的解耦控制系統(tǒng)使其無法對(duì)系統(tǒng)頻率變化做出有效的響應(yīng),因此基于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(doubly fed induction generator, DFIG)的大規(guī)模風(fēng)電場在并入電網(wǎng)時(shí)不具備類似傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的一次調(diào)頻能力。而隨著風(fēng)機(jī)單機(jī)容量的不斷增大以及大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的不斷發(fā)展,由此給系統(tǒng)調(diào)頻所帶來的壓力也日益增大。因此,為了使系統(tǒng)中的風(fēng)電機(jī)組滿足風(fēng)電并網(wǎng)導(dǎo)則中對(duì)其頻率響應(yīng)能力的要求,有必要對(duì)風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)一次調(diào)頻的控制策略進(jìn)行研究。 本文基于傳統(tǒng)的功率備用控制和轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制研究了額定風(fēng)速以下DFIG風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)一次調(diào)頻的控制策略,并提出了有效的調(diào)頻控制方法。在額定風(fēng)速以下首先利用超速法實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)的減載運(yùn)行,使風(fēng)機(jī)具有了一定的功率備用。進(jìn)而在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的有功控制系統(tǒng)中加入了附加的頻率控制環(huán)節(jié),使DFIG風(fēng)電機(jī)組獲得了系統(tǒng)頻率響應(yīng)能力。同時(shí),對(duì)附加頻率控制環(huán)節(jié)中相關(guān)參數(shù)的確定進(jìn)行了必要的分析和討論,保證了DFIG風(fēng)電機(jī)組在參與系統(tǒng)一次調(diào)頻過程中的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為使DFIG風(fēng)電機(jī)組具備與同步發(fā)電機(jī)相同的一次調(diào)頻特性,進(jìn)一步設(shè)計(jì)了DFIG風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子側(cè)變換器上的附加一次調(diào)頻控制器,實(shí)現(xiàn)了其完全模擬同步發(fā)電機(jī)功-頻特性所進(jìn)行的一次調(diào)頻。最后,在仿真軟件Matlab/Simulink中建立了一個(gè)含較大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的經(jīng)典算例系統(tǒng),并搭建了附加頻率控制環(huán)節(jié)的控制模塊,進(jìn)而在不同系統(tǒng)頻率變化情況下進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明,本文所提出的調(diào)頻控制策略能夠使DFIG風(fēng)電機(jī)組對(duì)系統(tǒng)的頻率變化做出快速的響應(yīng),并有效地參與系統(tǒng)的一次調(diào)頻,從而提升了整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)頻能力。 【關(guān)鍵詞】：雙饋風(fēng)機(jī) 超速減載 功率備用 一次調(diào)頻
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM315;TM76
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 選題背景11-13
• 1.1.1 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.1.2 我國中長期風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃12-13
• 1.2 研究意義13-16
• 1.2.1 大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)調(diào)頻的影響13-14
• 1.2.2 國內(nèi)外風(fēng)電并網(wǎng)導(dǎo)則對(duì)風(fēng)電場頻率響應(yīng)的要求14-16
• 1.3 DFIG風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)調(diào)頻的主要方法和研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 本論文的主要研究工作18-20
• 第2章 雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的基本運(yùn)行控制及常用的頻率控制方法20-37
• 2.1 雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的基本控制及運(yùn)行方式20-26
• 2.1.1 雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu)20-21
• 2.1.2 傳統(tǒng)DFIG風(fēng)電機(jī)組的有功功率控制21-23
• 2.1.3 DFIG風(fēng)電機(jī)組的最大功率跟蹤運(yùn)行模式23-24
• 2.1.4 無附加頻率控制的DFIG風(fēng)電機(jī)組對(duì)系統(tǒng)頻率的響應(yīng)情況24-26
• 2.2 常用的DFIG風(fēng)電機(jī)組頻率控制方法26-36
• 2.2.1 功率備用控制方法26-31
• 2.2.2 轉(zhuǎn)子動(dòng)能控制方法31-36
• 2.3 本章小結(jié)36-37
• 第3章 DFIG風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)一次調(diào)頻的控制策略37-51
• 3.1 DFIG風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)調(diào)頻控制的基本思想37-38
• 3.2 額定風(fēng)速以下DFIG風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)調(diào)頻的控制策略38-43
• 3.2.1 超速減載調(diào)頻控制原理38-40
• 3.2.2 DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變換器上的附加頻率控制環(huán)節(jié)40-41
• 3.2.3 額外有功功率參考信號(hào)△P的確定41-43
• 3.3 仿真研究43-49
• 3.3.1 基于Matlab/Simulink的仿真模型建立43
• 3.3.2 主要仿真參數(shù)的設(shè)定43-44
• 3.3.3 任意風(fēng)速下AP1的計(jì)算模型44-45
• 3.3.4 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析45-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第4章 模擬同步發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)DFIG風(fēng)電機(jī)組一次調(diào)頻的控制策略51-62
• 4.1 同步發(fā)電機(jī)一次調(diào)頻原理51-53
• 4.1.1 同步發(fā)電機(jī)調(diào)速器51-52
• 4.1.2 同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)功率-頻率特性52-53
• 4.2 DFIG風(fēng)電機(jī)組一次調(diào)頻控制器設(shè)計(jì)原理53-55
• 4.3 附加控制器中調(diào)差系數(shù)Rw的影響分析55-56
• 4.4 額定風(fēng)速以下的仿真研究56-59
• 4.4.1 系統(tǒng)頻率下降情況的仿真分析56-57
• 4.4.2 系統(tǒng)頻率上升情況的仿真分析57-58
• 4.4.3 參與系統(tǒng)調(diào)頻的DFIG風(fēng)電機(jī)組功-頻特性曲線58-59
• 4.5 兩種不同頻率控制器設(shè)計(jì)的對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)59-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及參加的科研項(xiàng)目69

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