双馈风力发电系统有功功率平滑控制
发布时间：2021-04-17 19:25
随着风电的大规模并网,给电网带来的冲击问题不容忽视。特别是风电系统的有功功率波动,通常会引起电网电压、频率发生波动,导致电能质量的下降,严重情况下,甚至会造成整个电力系统的崩溃。因此有必要对风电系统输出的功率进行平滑控制,从而减小对电网的扰动。本文针对风电波动功率的平滑控制策略以及蓄电池-超级电容的混合储能系统（Hybrid Energy Storage System,HESS）在其中的应用开展了研究。本文首先分析了双馈电机的工作原理,并对双馈风力发电系统的各个组成单元以及HESS进行数学建模,为实现对双馈电机定子侧有功、无功单独控制,对于转子侧变流器（RSC）建立了功率、电流双闭环控制策略,并可实现最大风能跟踪控制;对于网侧变流器（GSC）,其控制策略设计的主要目的是稳住直流母线电压,设计了电压、电流双闭环的控制策略。最后在MATLAB/Simulink中仿真验证了该控制策略的有效性。其次,分析了风电输出波动功率对电网电压的不利影响,并提出了风电平滑控制策略。本文选择蓄电池-超级电容组成的HESS应用于风电功率平滑控制中。通过对HESS的储能特性进行数学推导,得出该系统具有高功率密度...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外风电发展现状
1.2.1 风电产业发展的现状
1.2.2 风电技术发展现状
1.3 平抑风电波动功率的储能技术应用发展现状
1.3.1 储能技术研究现状
1.3.2 储能设备平抑风电波动功率的控制策略研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 双馈风力发电系统及混合储能建模
2.1 引言
2.2 双馈风力发电系统数学建模
2.2.1 双馈发电机工作原理
2.2.2 风速模型
2.2.3 风力机模型
2.2.4 双馈电机数学模型
2.3 PWM变换器控制策略
2.3.1 转子侧PWM变换器控制策略
2.3.2 网侧PWM变换器建模及控制策略
2.3.3 仿真分析
2.4 HESS数学建模
2.4.1 铅酸蓄电池三阶动态模型
2.4.2 超级电容数学模型
2.5 本章小结
第三章 基于风电功率平滑的HESS研究
3.1 引言
3.2 双馈风力发电系统输出功率分析
3.2.1 风力发电系统输出功率波动对电网的影响
3.2.2 风电功率波动指标
3.2.3 风电功率仿真分析
3.3 风电功率平滑控制策略
3.4 基于风电功率平滑的HESS研究
3.4.1 超级电容-蓄电池组合的HESS特性分析
3.4.2 HESS拓扑的研究与分析
3.4.3 HESS能量管理方案
3.4.4 蓄电池-超级电容容量配置研究
3.5 本章小结
第四章 HESS平抑风电波动功率控制策略
4.1 引言
4.2 HESS平抑风电有功功率波动控制方案
4.3 三重化双向DC/DC变换器
4.3.1 三重化双向DC/DC变换器工作原理
4.3.2 超级电容侧三重化双向DC/DC（B）控制策略
4.3.3 蓄电池侧三重化双向DC/DC（A）控制策略
4.3.4 HESS控制策略仿真分析
4.4 基于可变滤波系数的HESS控制策略
4.4.1 模糊控制原理
4.4.2 滤波时间常数模糊控制器设计
4.5 HESS平抑风电有功功率波动仿真分析
4.6 本章小结
第五章 功率平滑实验平台的搭建及实验
5.1 引言
5.2 基于HESS的双馈风力发电系统实验平台
5.3 PWM变换器矢量控制策略实验验证
5.4 HESS控制策略实验验证
5.4.1 HESS控制策略软件设计
5.4.2 HESS控制策略实验及分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Accommodation of curtailed wind power by electric water heaters based on a new hybrid prediction approach[J]. Yang YU,Zengqiang MI,Xiaoming ZHENG,Da CHANG. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2019(03)
[2]新能源风力发电的发展思路探析[J]. 李柏昊. 山东工业技术. 2019(13)
[3]基于蓄电池-超级电容混合储能的风力发电功率平滑控制[J]. 阚志忠,柴秀慧,靳本豪,何雄,林洋. 燕山大学学报. 2018(06)
[4]辅助风电场参与初期黑启动时储能电站容量配置策略[J]. 杜康,刘艳,叶茂,顾雪平. 电力系统保护与控制. 2017(18)
[5]基于飞轮-蓄电池混合储能的风电功率平滑控制[J]. 刘颖明,王维,王晓东,郑帅. 电器与能效管理技术. 2017(13)
[6]基于Simulink-s函数的铅酸蓄电池动态模型仿真[J]. 邹益民. 电气自动化. 2015(02)
[7]风力发电的发展状况与发展趋势研究[J]. 李雪凯. 科技风. 2015(05)
[8]超导—蓄电池混合储能装置接于配电网对电压稳定性的影响[J]. 杨芳华,刘娇,陈浩,夏娟娟,张媛,陈加飞. 电力学报. 2014(03)
[9]风电场发电可靠性及容量可信度评估[J]. 钟浩,唐民富. 电力系统保护与控制. 2012(18)
[10]海上风力发电现状与发展趋势[J]. 赵群,柴福莉. 机电工程. 2009(12)
博士论文
[1]变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源研究[D]. 赵仁德.浙江大学 2005
硕士论文
[1]平抑风电波动功率的混合储能系统研究[D]. 张政.安徽工程大学 2018
[2]变速恒频双馈风力发电系统最大风能追踪控制的研究[D]. 张藤瀚.沈阳工业大学 2018
[3]包含超级电容的双馈风力发电系统有功功率平滑控制[D]. 周秋松.哈尔滨工业大学 2018
[4]基于混合储能的风电场输出功率波动平抑方法研究[D]. 杨晨.电子科技大学 2017
[5]基于混合储能的离网型双馈风力发电系统控制研究[D]. 罗治伟.重庆大学 2017
[6]平抑风电功率波动的混合储能控制策略及其容量配置研究[D]. 杨建波.福州大学 2017
[7]混合储能系统在平抑风电场功率波动方面的应用研究[D]. 严薇.西安理工大学 2016
[8]平抑风电功率波动的混合储能系统的研究[D]. 王佳琪.东北石油大学 2016
[9]风电混合储能系统容量配置及控制策略的研究[D]. 徐骏.沈阳工业大学 2016
[10]储能系统平抑风电功率波动的研究[D]. 刘颖.华北电力大学(北京) 2016
本文编号：3144007
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外风电发展现状
1.2.1 风电产业发展的现状
1.2.2 风电技术发展现状
1.3 平抑风电波动功率的储能技术应用发展现状
1.3.1 储能技术研究现状
1.3.2 储能设备平抑风电波动功率的控制策略研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 双馈风力发电系统及混合储能建模
2.1 引言
2.2 双馈风力发电系统数学建模
2.2.1 双馈发电机工作原理
2.2.2 风速模型
2.2.3 风力机模型
2.2.4 双馈电机数学模型
2.3 PWM变换器控制策略
2.3.1 转子侧PWM变换器控制策略
2.3.2 网侧PWM变换器建模及控制策略
2.3.3 仿真分析
2.4 HESS数学建模
2.4.1 铅酸蓄电池三阶动态模型
2.4.2 超级电容数学模型
2.5 本章小结
第三章 基于风电功率平滑的HESS研究
3.1 引言
3.2 双馈风力发电系统输出功率分析
3.2.1 风力发电系统输出功率波动对电网的影响
3.2.2 风电功率波动指标
3.2.3 风电功率仿真分析
3.3 风电功率平滑控制策略
3.4 基于风电功率平滑的HESS研究
3.4.1 超级电容-蓄电池组合的HESS特性分析
3.4.2 HESS拓扑的研究与分析
3.4.3 HESS能量管理方案
3.4.4 蓄电池-超级电容容量配置研究
3.5 本章小结
第四章 HESS平抑风电波动功率控制策略
4.1 引言
4.2 HESS平抑风电有功功率波动控制方案
4.3 三重化双向DC/DC变换器
4.3.1 三重化双向DC/DC变换器工作原理
4.3.2 超级电容侧三重化双向DC/DC（B）控制策略
4.3.3 蓄电池侧三重化双向DC/DC（A）控制策略
4.3.4 HESS控制策略仿真分析
4.4 基于可变滤波系数的HESS控制策略
4.4.1 模糊控制原理
4.4.2 滤波时间常数模糊控制器设计
4.5 HESS平抑风电有功功率波动仿真分析
4.6 本章小结
第五章 功率平滑实验平台的搭建及实验
5.1 引言
5.2 基于HESS的双馈风力发电系统实验平台
5.3 PWM变换器矢量控制策略实验验证
5.4 HESS控制策略实验验证
5.4.1 HESS控制策略软件设计
5.4.2 HESS控制策略实验及分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Accommodation of curtailed wind power by electric water heaters based on a new hybrid prediction approach[J]. Yang YU,Zengqiang MI,Xiaoming ZHENG,Da CHANG. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2019(03)
[2]新能源风力发电的发展思路探析[J]. 李柏昊. 山东工业技术. 2019(13)
[3]基于蓄电池-超级电容混合储能的风力发电功率平滑控制[J]. 阚志忠,柴秀慧,靳本豪,何雄,林洋. 燕山大学学报. 2018(06)
[4]辅助风电场参与初期黑启动时储能电站容量配置策略[J]. 杜康,刘艳,叶茂,顾雪平. 电力系统保护与控制. 2017(18)
[5]基于飞轮-蓄电池混合储能的风电功率平滑控制[J]. 刘颖明,王维,王晓东,郑帅. 电器与能效管理技术. 2017(13)
[6]基于Simulink-s函数的铅酸蓄电池动态模型仿真[J]. 邹益民. 电气自动化. 2015(02)
[7]风力发电的发展状况与发展趋势研究[J]. 李雪凯. 科技风. 2015(05)
[8]超导—蓄电池混合储能装置接于配电网对电压稳定性的影响[J]. 杨芳华,刘娇,陈浩,夏娟娟,张媛,陈加飞. 电力学报. 2014(03)
[9]风电场发电可靠性及容量可信度评估[J]. 钟浩,唐民富. 电力系统保护与控制. 2012(18)
[10]海上风力发电现状与发展趋势[J]. 赵群,柴福莉. 机电工程. 2009(12)
博士论文
[1]变速恒频双馈风力发电机交流励磁电源研究[D]. 赵仁德.浙江大学 2005
硕士论文
[1]平抑风电波动功率的混合储能系统研究[D]. 张政.安徽工程大学 2018
[2]变速恒频双馈风力发电系统最大风能追踪控制的研究[D]. 张藤瀚.沈阳工业大学 2018
[3]包含超级电容的双馈风力发电系统有功功率平滑控制[D]. 周秋松.哈尔滨工业大学 2018
[4]基于混合储能的风电场输出功率波动平抑方法研究[D]. 杨晨.电子科技大学 2017
[5]基于混合储能的离网型双馈风力发电系统控制研究[D]. 罗治伟.重庆大学 2017
[6]平抑风电功率波动的混合储能控制策略及其容量配置研究[D]. 杨建波.福州大学 2017
[7]混合储能系统在平抑风电场功率波动方面的应用研究[D]. 严薇.西安理工大学 2016
[8]平抑风电功率波动的混合储能系统的研究[D]. 王佳琪.东北石油大学 2016
[9]风电混合储能系统容量配置及控制策略的研究[D]. 徐骏.沈阳工业大学 2016
[10]储能系统平抑风电功率波动的研究[D]. 刘颖.华北电力大学(北京) 2016
本文编号：3144007
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