双馈风电机组谐波电流建模与特性分析
发布时间：2022-01-22 12:18
随着新能源设备在电网领域广泛应用、电网对新能源电站输出电能质量提出更高要求的背景下,新能源电站并网输出谐波电流含有率成为重要考核指标。准确评估新能源电站并网电流谐波含量成为发电企业、电网企业的共同需求。新能源电站输出的谐波电流主要由其自身的发电单元引起。由于新能源电站常分布于西北地区及海上等风力资源丰富的区域,常处于电网的末端。电网中存在的不同频率的谐波电压作用在发电单元上引起谐波电流。其次,风场中发电单元自身的死区时间、PWM调制等也会对外输出谐波电流,不同因素引起的谐波电流的幅值和频谱不同。本文以双馈风电机组为研究对象,针对双馈风电机组并网运行输出电流谐波问题,展开以下研究:（1）首先以双馈风电机组的网侧变流器为对象,分别建立了其因电网背景谐波和开关死区时间引起的谐波电流的解析模型。本章所使用的建模方法为戴维南等效建模法,该方法考虑了网侧变流器的控制环节、自有滤波器阻抗等参数,该模型可用以评估网侧变流器输出的谐波电流的幅值和相位。此外,本文同样考虑了多种影响谐波电流幅值和相位的因素,如电网功率因数、风机自身运行工况等。相关的仿真结果和实验结果验证了模型的准确性。（2）以双馈风电机组...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DEWE-3020型数据采集系统
浙江大学硕士学位论文双馈风电机组输出谐波电流建模45运行工况发生变化。以往的文献关于非整次频率分量的研究均集中于综合、等效分析，未能详细阐述其具体的分布频谱。式(3-16)详细阐述了非整次频率分量与整次频率分量的差异。3.4实验验证仿真模型的结果和计算结果初步校验了本章搭建的双馈风电机组输出的谐波电流模型的正确性。为了进一步验证(3-18)的正确性，作者与中国电力科学研究院合作开展了某1.5MW双馈风电机组的现场谐波测试工作，并将测试数据结果和计算结果进行了对比，用以验证本章所建立的双馈风电机组输出谐波电流模型。在实际测试中，风电机组维持1.0pu运行，风机维持在额定转速运行，直流母线电压保持1.1kV。图3-15给出了现场实际测试图。图3-15双馈风电机组的电压和电流测试点图3-16DEWE-3020型数据采集系统在现场测试中，数据采集系统使用DEWETRON公司生产的DEWE-3020型，该系
浙江大学硕士学位论文双馈风电机组输出谐波电流建模48块的形式，极大的简化了计算过程。而等效模型相比于详细模型，由三相受控电流源替代了网侧变流器，受控信号来自于数学公式计算的结果，省略了控制环节、调制环节，精简了风力发电机部分的结构。而新能源电站的每个发电单元均可用该等效模型替代，详见图3-19，由此搭建的新能源电站模型仿真速度得到极大的提高。图3-19风电机组谐波仿真模型结构示意图3.5.2等效模型下建立的风场结构图3-20给出基于等效模型拓扑建立的某三机组仿真模型。35kV母线经过节点A分出两条集电线路，集电线路1与风机1直接相连，节点A和节点B之间由集电线路2相连，风机2连接在节点B上，风机3通过集电线路三连接在节点B上。这种三机组排布在风场中具有代表性，其既包含串联的拓扑结构，也包含并联的拓扑结构。ABC+Nabc35kV基波电压源背景谐波注入环节集电线路1变压器LC型滤波器CL36.75/0.69kV集电线路2变压器LC型滤波器CL36.75/0.69kV集电线路3变压器LC型滤波器CL36.75/0.69kV发电设备1(戴维南等效)发电设备2(戴维南等效)发电设备3(戴维南等效)节点A节点B线路等效阻抗图3-20基于等效模型建立的风场布局
【参考文献】：
期刊论文
[1]电力电子并网装备多尺度切换控制与电力电子化电力系统多尺度暂态问题[J]. 胡家兵,袁小明,程时杰. 中国电机工程学报. 2019(18)
[2]电力系统中谐波的危害及治理方法[J]. 丁佳锶. 大众用电. 2019(03)
[3]降低MMC子模块电容电压纹波幅值的方法综述[J]. 许建中,李钰,陆锋,樊强,赵成勇,熊小玲,屈海涛. 中国电机工程学报. 2019(02)
[4]双馈风电机组中频谐波电流建模与分析[J]. 李庆,程鹏,王伟胜. 电力系统自动化. 2018(18)
[5]弱电网下考虑锁相环影响的并网逆变器改进控制方法[J]. 张学广,付志超,陈文佳,徐殿国. 电力系统自动化. 2018(07)
[6]三相并网逆变器锁相环频率特性分析及其稳定性研究[J]. 王赟程,陈新,张旸,陈杰,龚春英. 中国电机工程学报. 2017(13)
[7]基于谐波线性化的模块化多电平换流器阻抗建模[J]. 吕敬,蔡旭. 电力系统自动化. 2017(04)
[8]模块化多电平换流器的交直流侧阻抗模型[J]. 吕敬,蔡旭,张建文. 电力自动化设备. 2017(01)
[9]双馈电机直流并网系统无位置传感器运行策略[J]. 年珩,吴超. 电机与控制学报. 2016(11)
[10]谐波电网下双馈风力发电系统的独立控制技术[J]. 程晨闻,年珩,吴瑊,程鹏,宋亦鹏. 中国电机工程学报. 2016(15)
硕士论文
[1]含双馈风力发电机的风电场谐波分析[D]. 郭涛.华北电力大学（北京） 2009
本文编号：3602187
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
DEWE-3020型数据采集系统
浙江大学硕士学位论文双馈风电机组输出谐波电流建模45运行工况发生变化。以往的文献关于非整次频率分量的研究均集中于综合、等效分析，未能详细阐述其具体的分布频谱。式(3-16)详细阐述了非整次频率分量与整次频率分量的差异。3.4实验验证仿真模型的结果和计算结果初步校验了本章搭建的双馈风电机组输出的谐波电流模型的正确性。为了进一步验证(3-18)的正确性，作者与中国电力科学研究院合作开展了某1.5MW双馈风电机组的现场谐波测试工作，并将测试数据结果和计算结果进行了对比，用以验证本章所建立的双馈风电机组输出谐波电流模型。在实际测试中，风电机组维持1.0pu运行，风机维持在额定转速运行，直流母线电压保持1.1kV。图3-15给出了现场实际测试图。图3-15双馈风电机组的电压和电流测试点图3-16DEWE-3020型数据采集系统在现场测试中，数据采集系统使用DEWETRON公司生产的DEWE-3020型，该系
浙江大学硕士学位论文双馈风电机组输出谐波电流建模48块的形式，极大的简化了计算过程。而等效模型相比于详细模型，由三相受控电流源替代了网侧变流器，受控信号来自于数学公式计算的结果，省略了控制环节、调制环节，精简了风力发电机部分的结构。而新能源电站的每个发电单元均可用该等效模型替代，详见图3-19，由此搭建的新能源电站模型仿真速度得到极大的提高。图3-19风电机组谐波仿真模型结构示意图3.5.2等效模型下建立的风场结构图3-20给出基于等效模型拓扑建立的某三机组仿真模型。35kV母线经过节点A分出两条集电线路，集电线路1与风机1直接相连，节点A和节点B之间由集电线路2相连，风机2连接在节点B上，风机3通过集电线路三连接在节点B上。这种三机组排布在风场中具有代表性，其既包含串联的拓扑结构，也包含并联的拓扑结构。ABC+Nabc35kV基波电压源背景谐波注入环节集电线路1变压器LC型滤波器CL36.75/0.69kV集电线路2变压器LC型滤波器CL36.75/0.69kV集电线路3变压器LC型滤波器CL36.75/0.69kV发电设备1(戴维南等效)发电设备2(戴维南等效)发电设备3(戴维南等效)节点A节点B线路等效阻抗图3-20基于等效模型建立的风场布局
【参考文献】：
期刊论文
[1]电力电子并网装备多尺度切换控制与电力电子化电力系统多尺度暂态问题[J]. 胡家兵,袁小明,程时杰. 中国电机工程学报. 2019(18)
[2]电力系统中谐波的危害及治理方法[J]. 丁佳锶. 大众用电. 2019(03)
[3]降低MMC子模块电容电压纹波幅值的方法综述[J]. 许建中,李钰,陆锋,樊强,赵成勇,熊小玲,屈海涛. 中国电机工程学报. 2019(02)
[4]双馈风电机组中频谐波电流建模与分析[J]. 李庆,程鹏,王伟胜. 电力系统自动化. 2018(18)
[5]弱电网下考虑锁相环影响的并网逆变器改进控制方法[J]. 张学广,付志超,陈文佳,徐殿国. 电力系统自动化. 2018(07)
[6]三相并网逆变器锁相环频率特性分析及其稳定性研究[J]. 王赟程,陈新,张旸,陈杰,龚春英. 中国电机工程学报. 2017(13)
[7]基于谐波线性化的模块化多电平换流器阻抗建模[J]. 吕敬,蔡旭. 电力系统自动化. 2017(04)
[8]模块化多电平换流器的交直流侧阻抗模型[J]. 吕敬,蔡旭,张建文. 电力自动化设备. 2017(01)
[9]双馈电机直流并网系统无位置传感器运行策略[J]. 年珩,吴超. 电机与控制学报. 2016(11)
[10]谐波电网下双馈风力发电系统的独立控制技术[J]. 程晨闻,年珩,吴瑊,程鹏,宋亦鹏. 中国电机工程学报. 2016(15)
硕士论文
[1]含双馈风力发电机的风电场谐波分析[D]. 郭涛.华北电力大学（北京） 2009
本文编号：3602187
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