柔性直流輸電技術(shù)在風(fēng)電并網(wǎng)中的應(yīng)用研究

【摘要】：隨著能源與環(huán)境問題日益突出，開發(fā)新型可再生能源是實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必要途徑。風(fēng)力發(fā)電作為一種極具開發(fā)潛力的新型綠色能源，自上世紀(jì)至今一直都是國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷成熟，越來越多的海上風(fēng)電并網(wǎng)工程應(yīng)用實(shí)施，風(fēng)能的開發(fā)利用開始由陸上向海上轉(zhuǎn)移。然而，由于海上風(fēng)力發(fā)電存在距離遠(yuǎn)、輸出隨機(jī)等特點(diǎn)，選擇合適的并網(wǎng)方式非常重要。柔性直流輸電采用全控型電力電子器件和PWM（Pulse Width Modulation，脈寬調(diào)制）技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的獨(dú)立解耦控制，且不需要站間通信。因此，在新能源如風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等并網(wǎng)中，具有很好的應(yīng)用前景。本文對用于海上風(fēng)電場并網(wǎng)的柔性直流輸電技術(shù)進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容包括： （1）雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行機(jī)理,包括最大風(fēng)能捕獲、數(shù)學(xué)模型、基于定子磁鏈定向的矢量控制策略等。并在MATLAB/SIMUlink中建立了仿真模型，研究了不同風(fēng)力狀況下雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出特性。 （2）介紹了柔性直流輸電的基本原理及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，建立了柔性直流輸電的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上提出了基于內(nèi)環(huán)控制回路和外環(huán)控制回路的矢量控制策略，并對外環(huán)控制器中定直流電壓、定有功功率、定無功功率、定交流電壓、定頻率控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)分析了內(nèi)環(huán)控制回路d-q軸電流解耦控制方法。 （3）研究了柔性直流輸電與海上風(fēng)電場并網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制。針對風(fēng)電場輸出特性，提出了海上送端站采用定有功功率和定交流電壓的控制策略，陸上受端站采用定直流電壓和定無功功率的控制策略，并對兩端換流站的控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在MATLAB/SIMUlink中建立了仿真模型，研究了不同狀況并網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，仿真結(jié)果證明了該系統(tǒng)在改善風(fēng)電場輸出，維持電壓穩(wěn)定，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾性，以及故障恢復(fù)方面具有良好的性能。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 柔性直流輸電 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī) 海上風(fēng)電場并網(wǎng) 矢量控制
【學(xué)位授予單位】：長沙理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM721.1;TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題背景10-12
• 1.2 柔性直流輸電技術(shù)發(fā)展概況12-14
• 1.2.1 柔性直流輸電技術(shù)特點(diǎn)12-13
• 1.2.2 現(xiàn)有柔性直流輸電風(fēng)電并網(wǎng)工程13
• 1.2.3 柔性直流輸電技術(shù)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)概況14-17
• 1.3.1 風(fēng)力機(jī)組技術(shù)現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀15-17
• 1.4 風(fēng)電并網(wǎng)連接方式對比17-19
• 1.5 本文主要工作19-20
• 第二章 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性研究20-34
• 2.1 風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性20-23
• 2.1.1 風(fēng)速模型20-21
• 2.1.2 風(fēng)力機(jī)運(yùn)行特性21
• 2.1.3 風(fēng)力機(jī)的功率特性21-22
• 2.1.4 風(fēng)力機(jī)的最大風(fēng)能追蹤控制22-23
• 2.2 DFI G 的等效電路圖23-24
• 2.3 三相靜止坐標(biāo)下的數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.4 dq坐標(biāo)變換25-27
• 2.5 dq坐標(biāo)系下 DFIG 數(shù)學(xué)模型27-28
• 2.6 DFI G 定子磁鏈定向28-29
• 2.7 DFI G 矢量控制策略29-30
• 2.8 DFI G 運(yùn)行特性仿真30-33
• 2.9 本章小結(jié)33-34
• 第三章 柔性直流輸電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及其控制研究34-45
• 3.1 柔性直流輸電技術(shù)基本原理34-35
• 3.2 PWM 脈寬調(diào)制技術(shù)35-36
• 3.3 柔性直流輸電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型36-38
• 3.4 柔性直流輸電控制系統(tǒng)38-39
• 3.4.1 柔性直流輸電基本控制方式38-39
• 3.5 柔性直流輸電系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)39-43
• 3.5.1 外環(huán)控制回路39-42
• 3.5.2 內(nèi)環(huán)控制回路42-43
• 3.6 鎖相環(huán)（PLL）43-44
• 3.7 本章小結(jié)44-45
• 第四章 海上風(fēng)電場與柔性直流輸電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制45-58
• 4.1 海上風(fēng)電場并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)45
• 4.2 海上并網(wǎng)風(fēng)電場電壓穩(wěn)定性分析45-46
• 4.3 控制目標(biāo)和控制策略46-47
• 4.4 并網(wǎng)系統(tǒng)仿真及其分析47-57
• 4.4.1 不同風(fēng)速條件下并網(wǎng)系統(tǒng)仿真48-52
• 4.4.2 風(fēng)電場交流母線電壓發(fā)生跌落時(shí)的仿真52-53
• 4.4.3 陸上交流電網(wǎng)故障時(shí)的仿真53-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第五章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 總結(jié)58-59
• 5.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 致謝65-66
• 附錄 A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66

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雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)有功和無功功率的解耦控制    許琤;王輝;譚健;

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基于LabVIEW的風(fēng)力機(jī)葉片振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)    陳順章

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低壓微電網(wǎng)中的功率傳輸特性    陳達(dá)威;朱桂萍;

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俄羅斯、烏克蘭超、特高壓輸變電技術(shù)發(fā)展近況    中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)特高壓輸變電技術(shù)考察團(tuán);

微電網(wǎng)研究綜述    魯宗相;王彩霞;閔勇;周雙喜;呂金祥;王云波;

一種大范圍收斂的電力系統(tǒng)潮流算法——同倫延拓法    陳禮義,戴宏偉,張琦鵬

電力系統(tǒng)病態(tài)潮流的同倫方法求解    周佃民,廖培金

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喪失憎水性的直流復(fù)合絕緣子耐污特性    于永清;

布置方式對直流絕緣子串人工污穢閃絡(luò)特性的影響    胡建林;蔣興良;張志勁;孫才新;舒立春;

直流電壓下復(fù)合絕緣子的自然積污試驗(yàn)    李震宇;梁曦東;王彬;周遠(yuǎn)翔;

低氣壓下絕緣子（長）串污閃特性及直流放電模型研究    張志勁

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)高斯算法的研究    彭謙

低電壓穿越（LVRT）測試裝置的研制    宋海濤

不同地區(qū)風(fēng)電并網(wǎng)低電壓穿越標(biāo)準(zhǔn)研究    周歡

基于異步迭代計(jì)及頻率變化的分布式動(dòng)態(tài)潮流研究    辛保江

基于柔性直流輸電技術(shù)風(fēng)電變換器的研究    孫佑宣

雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)低電壓穿越技術(shù)研究    夏巖

輕型直流輸電在風(fēng)電傳輸當(dāng)中的應(yīng)用    李功克

高壓直流輸電線路長棒形瓷絕緣子的污穢閃絡(luò)特性研究    孫夏青

基于輕型直流輸電的風(fēng)電系統(tǒng)控制策略研究    彭喜云

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)低電壓穿越技術(shù)的研究    馬春明

基于CIM的電網(wǎng)潮流異步并行計(jì)算研究    范圣韜

基于可再生能源的分布式發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用及前景    白明;許敏;崔新雨;董紅海;

"電荒"已拉響中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的警鐘    楊映忠

試從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度解釋2003夏季“電荒”現(xiàn)象    徐維暉,孫廣慶

基于DSP處理器的電網(wǎng)諧波分析裝置    陳莉莉,周斌,徐健健

鎖相技術(shù)在軟件產(chǎn)生 PWM 波同步中的應(yīng)用    常青,趙永林

PWM整流器的控制器工程化設(shè)計(jì)方法    熊健,張凱,陳堅(jiān)

超導(dǎo)儲(chǔ)能改善并網(wǎng)風(fēng)電場穩(wěn)定性的研究    吳俊玲,吳畏,周雙喜

多相勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的控制原理與性能分析    徐錦才,許大中

三相高功率因數(shù)整流器的電流控制    楊德剛,劉潤生,趙良炳

不對稱電壓空間矢量PWM的研究與仿真    張桂斌,徐政

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究    卞松江

大型風(fēng)電場電壓穩(wěn)定性分析與控制研究    潘文霞

變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行與控制研究    劉其輝

變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)交流勵(lì)磁電源研究    趙仁德

變速恒頻交流勵(lì)磁雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其控制技術(shù)研究    鄒旭東

變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電模擬平臺(tái)的研究    謝震

雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)特殊運(yùn)行工況下勵(lì)磁控制策略的研究    向大為

大型風(fēng)電場接入電網(wǎng)的穩(wěn)定性問題研究    遲永寧

交流系統(tǒng)故障時(shí)VSC-HVDC系統(tǒng)的控制與保護(hù)策略研究    陳海榮

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重慶市能源效率與能源發(fā)展戰(zhàn)略    陳小平

中國風(fēng)力發(fā)電成本研究    郭全英

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基于3R理論的城市能源供應(yīng)分析    陳利順

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中一種葉輪最優(yōu)轉(zhuǎn)速控制算法研究    邵長宏

變速恒頻雙饋風(fēng)力發(fā)電最大風(fēng)能追蹤研究    張薇

輕型直流輸電控制技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)    常東旭

永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大風(fēng)能追蹤策略研究    于文杰

基于電壓源換流器的高壓直流輸電技術(shù)在風(fēng)電場并網(wǎng)中的應(yīng)用研究    何國慶

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前景廣闊的直流輸電技術(shù)    

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特高壓示范工程蓄勢 首批變電站選站先發(fā)    劉曉輝