基于VSC-HVDC的风电场并网协调控制策略研究

发布时间：2020-03-02 14:57

【摘要】：作为发展最快的可再生能源,风力发电由于其自身所具有的优点,在全世界范围内均得到了普遍的推广与应用。从风力发电的趋势来看,风电要想得到进一步的发展,很大程度上受限于它的并网方式。基于电压源型换流器的高压直流(voltage source converter based high voltage DC,VSC-HVDC)输电技术具有高度的灵活性和可靠性,是大型风电场与电网联接的理想输电方式。因此,深入研究风电场经VSC-HVDC并网系统的控制方法具有重要意义。本文首先分析了双馈风力发电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)的基本结构与运行原理,建立了DFIG的数学模型,在此基础上设计了DFIG转子侧和网侧换流器的矢量控制策略,仿真结果验证了DFIG矢量控制策略能够实现风电机组输出有功、无功功率的解耦控制和最大风能追踪控制;其次分析了VSC-HVDC的基本结构与运行原理,建立了VSC-HVDC的数学模型,在此基础上研究了VSC-HVDC的双闭环矢量控制策略。针对风电场的运行特点,设计了应用于风电场并网的VSC-HVDC两端换流站的控制策略,为研究基于VSC-HVDC的双馈风电场并网协调控制奠定了基础。最后针对双馈风电场经VSC-HVDC并网时,受端电网惯量不足而出现扰动下频率偏移较大的问题,提出了一种协调控制策略。该协调控制策略包括电网侧变流器模拟惯量控制,风电场侧变流器变频控制,双馈风电机组的虚拟惯性控制。在该协调控制策略下,当电网侧交流系统频率发生变化时,电网侧变流器首先调节直流电压的参考值,以响应系统频率的变化,同时,风电场侧变流器根据变化的直流电压调节风电场侧变流器的频率,为响应风电场侧变流器频率的变化,双馈风电机组引入虚拟惯性控制环节,通过吸收或释放转子的旋转动能,改变双馈风电机组的有功出力。通过协调控制,直流电容储存的能量和DFIG的转子动能共同为系统提供惯性支撑,提高了系统的频率响应特性。通过仿真分析验证了所提协调控制策略的正确性和有效性。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM614

【参考文献】

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本文编号：2584347