双馈风电场等值建模及其并网系统的次同步振荡研究
发布时间：2022-01-16 14:28
风力发电技术的发展使大规模风能资源得到了开发和利用,然而我国源-荷逆向分布制约风电的消纳,远距离输电是解决风电消纳问题的重要手段,固定串补能显著能提高线路的输送能力,增加系统的稳定裕度,在远距离输电中广泛应用并带来次同步振荡问题;但风电场规模庞大,单机容量小,建模复杂,是研究次同步振荡等风电并网动态问题的重要瓶颈,为此需要对双馈风电场进行等值建模,借助于等值技术,可有效地研究次同步振荡问题。因此,对双馈风电场等值建模及其并网系统的次同步振荡进行深入研究具有显著的现实意义,本文主要研究内容如下:针对双馈风电场的等值建模问题,提出了基于等效功角及相似度同调的双馈风电场等值建模方法。从不同视角给出了双馈风机同调判据,有效地解决了聚类分群的复杂性和局限性问题;另外,基于双馈风机的外特性,提出功率聚合算法。从同调机群识别、同调母线聚合、同调机群参数聚合等方面系统地解决了大规模双馈风电场的等值建模问题。为了研究双馈风电场并网系统的次同步振荡特性,基于双馈风电场等值建模方法建立了双馈风电场并网系统等值模型,推导了等值系统的小信号模型,采用特征值分析法深入分析了风速、串补度、变流器参数、锁相环参数及不...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 背景与意义
1.2 风电场动态等值建模研究现状
1.3 双馈风电场并网系统的次同步振荡研究现状
1.3.1 双馈风电场并网系统的次同步振荡分析方法
1.3.2 双馈风电场并网系统中次同步振荡研究成果
1.3.3 风电场并网系统次同步振荡抑制方法
1.4 本文主要工作
第二章 基于等效功角及相似度同调的双馈风电场等值建模
2.1 基于等效功角的分群判别
2.1.1 等效功角定义
2.1.2 基于等效功角的同调判据
2.1.3 Crowbar投入后等效功角的变化特性
2.2 基于相似度原理的分群判别
2.2.1 相似理论基本原理
2.2.2 相似振荡模式的选取
2.2.3 基于相似度的同调判别量化指标
2.3 等值机组的参数聚合
2.3.1 同调母线等值
2.3.2 等值机参数聚合
2.4 算例分析
2.4.1 基于等效功角的同调判别
2.4.2 基于相似度量化指标的同调判别
2.4.3 双馈风电等值机组的参数聚合
2.5 本章小结
第三章 双馈风电场串补并网系统的小信号数学模型
3.1 引言
3.2 双馈风电场并网系统等值模型
3.3 基于等值模型的双馈风力发电系统小信号建模
3.3.1 风力机空气动力学模型
3.3.2 风力机与感应电机的轴系模型
3.3.3 感应发电机模型
3.3.4 变流器控制模型
3.3.5 锁相环模型
3.3.6 串联补偿电容线路的模型
3.3.7 全系统小信号模型
3.4 算例分析
3.4.1 模式识别
3.4.2 特征值分析与时域仿真分析对比验证
3.5 本章小结
第四章 双馈风电场并网系统次同步振荡影响因素研究
4.1 参数增益度定义
4.2 风速对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响
4.3 串补度对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响
4.4 网侧变流器控制参数对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响
4.5 转子侧变流器控制参数对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响
4.6 控制方式对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响
4.7 锁相环控制参数对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响
4.8 本章小结
第五章 转子侧变流器对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响机理分析
5.1 计及转子侧变流器控制环节的双馈风电场并网系统等效电路
5.1.1 双馈风电场等效电路模型
5.1.2 等值电阻及等值电抗与系统次同步振荡的关系
5.2 区间归一化灵敏度
5.3 转子侧变流器内外环比例系数对等值电阻的影响
5.3.1 定性分析
5.3.2 内外环比例系数的归一化灵敏度分析(定量分析)
5.4 转子侧变流器内外环积分系数对等值电抗的影响
5.4.1 定性分析
5.4.2 内外环积分系数的归一化灵敏度分析(定量分析)
5.5 本章小结
第六章 双馈风电场并网系统次同步振荡抑制措施初探
6.1 基于分组投切电容器的次同步振荡抑制措施
6.1.1 基于分组投切电容器的次同步振荡抑制策略的机理分析
6.1.2 仿真验证
6.2 基于转子侧内外环比例弱化补偿策略的次同步振荡抑制措施
6.2.1 转子侧内外环比例弱化补偿策略机理分析
6.2.2 仿真验证
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
1 结论
2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]双馈风机转子侧变换器参数对次同步振荡的交互影响机理及其应用研究[J]. 吴熙,关雅静,宁威,蒋平,徐妍. 电网技术. 2018(08)
[2]基于状态空间的阻抗分析法在次同步振荡中的应用[J]. 赵书强,李忍,高本锋. 电力系统自动化. 2018(18)
[3]基于有功响应的双馈型风电场实用化等值方法[J]. 晁璞璞,李卫星,金小明,齐金玲,常学飞. 中国电机工程学报. 2018(06)
[4]新能源并网系统引发的复杂振荡问题及其对策研究[J]. 李明节,于钊,许涛,贺静波,王超,谢小荣,刘纯. 电网技术. 2017(04)
[5]大规模风电场并网系统次同步振荡研究综述[J]. 王伟胜,张冲,何国庆,李光辉,张剑云,汪海蛟. 电网技术. 2017(04)
[6]新能源消纳关键因素分析及解决措施研究[J]. 舒印彪,张智刚,郭剑波,张正陵. 中国电机工程学报. 2017(01)
[7]撬棒投入对双馈风机电磁功率暂态特性影响[J]. 姜惠兰,李天鹏,薛静玮,姜哲,钱广超. 电力系统及其自动化学报. 2016(12)
[8]并联型有源次同步振荡抑制器阻尼控制策略优化设计[J]. 罗超,肖湘宁,张剑,杨文超,陈鹏伟. 电工技术学报. 2016(21)
[9]基于概率法的并网双馈风电场次同步相互作用及其抑制措施[J]. 边晓燕,施磊,周歧斌,符杨. 高电压技术. 2016(09)
[10]电力电子化电力系统多尺度电压功角动态稳定问题[J]. 袁小明,程时杰,胡家兵. 中国电机工程学报. 2016(19)
博士论文
[1]双馈风电场并网系统的次同步振荡特性及抑制策略研究[D]. 赵斌.重庆大学 2015
硕士论文
[1]双馈风电场经串补并网引起的次同步振荡分析与抑制[D]. 陈婧华.华北电力大学 2015
[2]大规模双馈风电机组经串补并网的次同步振荡研究[D]. 王倩.华北电力大学 2015
[3]含双馈风电场系统的次同步振荡特性及抑制策略研究[D]. 陈耀君.重庆大学 2014
[4]双馈风电场经串补线路并网引起的次同步振荡研究[D]. 卢云.华北电力大学 2014
[5]大规模风电外送次同步振荡机理研究[D]. 孔永乐.华北电力大学 2013
[6]基于同轴双馈电机抑制次同步谐振的仿真研究[D]. 徐金凤.北京交通大学 2012
[7]含大规模风电场的电网等值研究[D]. 谭娟.华北电力大学（北京） 2011
本文编号：3592844
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 背景与意义
1.2 风电场动态等值建模研究现状
1.3 双馈风电场并网系统的次同步振荡研究现状
1.3.1 双馈风电场并网系统的次同步振荡分析方法
1.3.2 双馈风电场并网系统中次同步振荡研究成果
1.3.3 风电场并网系统次同步振荡抑制方法
1.4 本文主要工作
第二章 基于等效功角及相似度同调的双馈风电场等值建模
2.1 基于等效功角的分群判别
2.1.1 等效功角定义
2.1.2 基于等效功角的同调判据
2.1.3 Crowbar投入后等效功角的变化特性
2.2 基于相似度原理的分群判别
2.2.1 相似理论基本原理
2.2.2 相似振荡模式的选取
2.2.3 基于相似度的同调判别量化指标
2.3 等值机组的参数聚合
2.3.1 同调母线等值
2.3.2 等值机参数聚合
2.4 算例分析
2.4.1 基于等效功角的同调判别
2.4.2 基于相似度量化指标的同调判别
2.4.3 双馈风电等值机组的参数聚合
2.5 本章小结
第三章 双馈风电场串补并网系统的小信号数学模型
3.1 引言
3.2 双馈风电场并网系统等值模型
3.3 基于等值模型的双馈风力发电系统小信号建模
3.3.1 风力机空气动力学模型
3.3.2 风力机与感应电机的轴系模型
3.3.3 感应发电机模型
3.3.4 变流器控制模型
3.3.5 锁相环模型
3.3.6 串联补偿电容线路的模型
3.3.7 全系统小信号模型
3.4 算例分析
3.4.1 模式识别
3.4.2 特征值分析与时域仿真分析对比验证
3.5 本章小结
第四章 双馈风电场并网系统次同步振荡影响因素研究
4.1 参数增益度定义
4.2 风速对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响
4.3 串补度对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响
4.4 网侧变流器控制参数对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响
4.5 转子侧变流器控制参数对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响
4.6 控制方式对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响
4.7 锁相环控制参数对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响
4.8 本章小结
第五章 转子侧变流器对双馈风电场并网系统次同步振荡的影响机理分析
5.1 计及转子侧变流器控制环节的双馈风电场并网系统等效电路
5.1.1 双馈风电场等效电路模型
5.1.2 等值电阻及等值电抗与系统次同步振荡的关系
5.2 区间归一化灵敏度
5.3 转子侧变流器内外环比例系数对等值电阻的影响
5.3.1 定性分析
5.3.2 内外环比例系数的归一化灵敏度分析(定量分析)
5.4 转子侧变流器内外环积分系数对等值电抗的影响
5.4.1 定性分析
5.4.2 内外环积分系数的归一化灵敏度分析(定量分析)
5.5 本章小结
第六章 双馈风电场并网系统次同步振荡抑制措施初探
6.1 基于分组投切电容器的次同步振荡抑制措施
6.1.1 基于分组投切电容器的次同步振荡抑制策略的机理分析
6.1.2 仿真验证
6.2 基于转子侧内外环比例弱化补偿策略的次同步振荡抑制措施
6.2.1 转子侧内外环比例弱化补偿策略机理分析
6.2.2 仿真验证
6.3 本章小结
第七章 结论与展望
1 结论
2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]双馈风机转子侧变换器参数对次同步振荡的交互影响机理及其应用研究[J]. 吴熙,关雅静,宁威,蒋平,徐妍. 电网技术. 2018(08)
[2]基于状态空间的阻抗分析法在次同步振荡中的应用[J]. 赵书强,李忍,高本锋. 电力系统自动化. 2018(18)
[3]基于有功响应的双馈型风电场实用化等值方法[J]. 晁璞璞,李卫星,金小明,齐金玲,常学飞. 中国电机工程学报. 2018(06)
[4]新能源并网系统引发的复杂振荡问题及其对策研究[J]. 李明节,于钊,许涛,贺静波,王超,谢小荣,刘纯. 电网技术. 2017(04)
[5]大规模风电场并网系统次同步振荡研究综述[J]. 王伟胜,张冲,何国庆,李光辉,张剑云,汪海蛟. 电网技术. 2017(04)
[6]新能源消纳关键因素分析及解决措施研究[J]. 舒印彪,张智刚,郭剑波,张正陵. 中国电机工程学报. 2017(01)
[7]撬棒投入对双馈风机电磁功率暂态特性影响[J]. 姜惠兰,李天鹏,薛静玮,姜哲,钱广超. 电力系统及其自动化学报. 2016(12)
[8]并联型有源次同步振荡抑制器阻尼控制策略优化设计[J]. 罗超,肖湘宁,张剑,杨文超,陈鹏伟. 电工技术学报. 2016(21)
[9]基于概率法的并网双馈风电场次同步相互作用及其抑制措施[J]. 边晓燕,施磊,周歧斌,符杨. 高电压技术. 2016(09)
[10]电力电子化电力系统多尺度电压功角动态稳定问题[J]. 袁小明,程时杰,胡家兵. 中国电机工程学报. 2016(19)
博士论文
[1]双馈风电场并网系统的次同步振荡特性及抑制策略研究[D]. 赵斌.重庆大学 2015
硕士论文
[1]双馈风电场经串补并网引起的次同步振荡分析与抑制[D]. 陈婧华.华北电力大学 2015
[2]大规模双馈风电机组经串补并网的次同步振荡研究[D]. 王倩.华北电力大学 2015
[3]含双馈风电场系统的次同步振荡特性及抑制策略研究[D]. 陈耀君.重庆大学 2014
[4]双馈风电场经串补线路并网引起的次同步振荡研究[D]. 卢云.华北电力大学 2014
[5]大规模风电外送次同步振荡机理研究[D]. 孔永乐.华北电力大学 2013
[6]基于同轴双馈电机抑制次同步谐振的仿真研究[D]. 徐金凤.北京交通大学 2012
[7]含大规模风电场的电网等值研究[D]. 谭娟.华北电力大学（北京） 2011
本文编号：3592844
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