双馈风力发电机参与电力系统频率调节的控制策略研究

发布时间：2018-05-20 08:34

  本文选题：双馈风力发电机 + 一次调频　； 参考：《西南交通大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着风电技术的快速发展,风电场的并网容量也越来越大。但是由于变流器的作用,使得风电机组的转子和系统频率解耦,风电场不能像传统的同步发电机一样为系统提供惯量支持。而且由于风速的波动,风电场本身对电网系统的频率稳定性也会产生很大的影响。因此,探究风电场参与电力系统频率调节控制新方法具有较强的紧迫感与实际意义。本文主要对双馈风力发电机(Doubly-fed Induction Generator,DFIG)的并网影响进行了分析,并针对其参与电力系统频率调节的控制方法进行了设计。首先对的DFIG基本模型和控制方法进行了介绍,对DFIG传统频率控制方法和功率控制方法的优缺点进行分析,其中详细说明了虚拟惯量控制和超速减载控制。阐述了虚拟惯量控制与最大功率跟踪控制之间的矛盾,并分析了虚拟惯量参数对调频效果的影响。本文提出一种综合惯量控制方法,将改进的超速减载控制与虚拟惯量控制中的下降控制相互结合。根据系统不同的频率情况,通过输入可变的减载系数使减载控制模块快速输出功率参考值,转移功率跟踪曲线,令风电机组具有功率一频率响应特性,并通过对控制参数对电力系统等效惯量的影响进行分析,设计了具体的控制模型。在DIgSILENT/PowerFactory仿真平台上搭建了相关系统模型进行仿真,仿真结果表示本文提出的综合惯量控制方法能够使以DFIG组成的风电场更加快速有效的对系统频率的变化做出响应,对系统提供有功功率支持。最后为了进一步提高DFIG参与系统频率调节的能力,使其能够同时参与电力系统频率的一次调节和二次调节,通过对同步发电机参与二次调频的过程进行分析,本文设计了 DFIG的附加桨距角控制器,使其能够模拟同步发电机移动功率—频率特性曲线的过程,可以主动响应自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)的控制信号以参与二次频率调节。并与系统中的同步发电机相协调,根据风电场的状态自动分配功率控制系数。通过仿真分析表明本文提出控制策略能够使风电场更有效的参与电力系统频率的一次与二次调节,整个系统的频率调节能力得到了提高。
[Abstract]:With the rapid development of wind power technology, the grid-connected capacity of wind farm is increasing. However, due to the effect of converter, the rotor and system frequency of wind turbine are decoupled, and wind farm can not provide inertia support for the system like the traditional synchronous generator. Because of the fluctuation of wind speed, wind farm itself will have a great influence on the frequency stability of power system. Therefore, it has a strong sense of urgency and practical significance to explore the new method of wind farm participation in frequency regulation and control of power system. In this paper, the grid-connected influence of Doubly-fed Induction Generator (DFG) is analyzed, and the control method for its participation in frequency regulation of power system is designed. Firstly, the basic model and control method of DFIG are introduced, and the advantages and disadvantages of the traditional frequency control method and power control method of DFIG are analyzed. The virtual inertia control and overspeed load reduction control are described in detail. The contradiction between virtual inertia control and maximum power tracking control is discussed, and the influence of virtual inertia parameters on FM effect is analyzed. In this paper, a comprehensive inertia control method is proposed, which combines the improved overspeed load reduction control with the descent control in virtual inertia control. According to the different frequency of the system, the load reduction control module can quickly output the power reference value by input variable load reduction coefficient, and the transfer power tracking curve can make the wind turbine have the power frequency response characteristic. The control model is designed by analyzing the influence of control parameters on the equivalent inertia of power system. The simulation results show that the integrated inertia control method proposed in this paper can make the wind farm composed of DFIG respond more quickly and effectively to the change of system frequency. Provide active power support to the system. Finally, in order to further improve the ability of DFIG to participate in the frequency regulation of the power system, so that it can participate in the primary regulation and the secondary regulation of the power system frequency at the same time, the process of the synchronous generator participating in the secondary frequency modulation is analyzed. In this paper, an additional pitch angle controller for DFIG is designed, which can simulate the process of moving power-frequency characteristic curve of synchronous generator, and can respond the control signal of automatic Generation control to participate in the secondary frequency regulation. In coordination with the synchronous generator in the system, the power control coefficient is automatically allocated according to the state of the wind farm. The simulation results show that the proposed control strategy can make the wind farm participate in the primary and secondary regulation of the power system frequency more effectively, and the frequency regulation ability of the whole system has been improved.
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM614;TM712

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本文编号：1913909