双馈风力发电机组并网对电压稳定性分析
发布时间：2022-02-12 10:40
在当今社会,能源是社会发展的基础,随着不可再生能源的过度开发和利用,风能作为一种清洁可再生的能源,得到了高速的发展与应用,随着风电技术的日益成熟,风机容量也在日益增加。风电机组数量及规模都在逐步增大。但与此同时,随着大规模的风电并网,由于风本身的随机性和不可预测性,因此会对并网后电力系统电压的稳定产生很大的冲击,会导致系统电压发生崩溃,严重影响了人们的正常生产与生活。首先,本文会介绍一下研究课题的背景及意义,在结合全球的风电发展状况来分析这几年我国与其他国家之间在风电发展上的差异,分析国内外研究风电发展的研究现状。本文主要对风电机组并网后暂态电压的稳定状况和静态电压稳定状况进行分析,同时还探讨了无功补偿装置对风电场稳定运行的研究现状。其次,本文还详细介绍了双馈风力发电机的数学模型。包括风力机模型、双馈异步风力发电机模型、双馈异步风力发电机的控制模型和风电场的等值模型。本文又从电力系统电压失稳的动态和静态这两个过程对电力系统电压失稳的方法上进行了分析。本文总结了PV曲线法、VQ曲线法和灵敏度分析法等用于电力系统静态电压稳定分析,用时域仿真法对系统暂态电压稳定性进行分析。再次,本文在不同风...
【文章来源】：上海电机学院上海市
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
扫风平面的面积图
上海电机学院硕士学位论文-14-(2-21)016/0.59327maxmaxCPP表示的是在理想状态下风的最大利用率，在实际的应用中没有这么大，一般maxC维持在0.2-0.5之间。2.3双馈异步风力发电机模型2.3.1双馈异步风力发电机的工作原理经过统计可知在风机发电中，同步风力发电机使用的也不少，虽然它的费用低、运行稳定、结构不复杂等一些优点，但还是存在一定的缺陷的[42]，在风速不足的状态下不能持续稳定的发出功率，然而双馈风力发电机组恰好能解决它这一缺陷，但是它也有一定的缺陷，相比较而言，在实际的应用中，双馈风力发电机组的应用还是非常广泛的，双馈风力发电机的拓扑结构图如图2-6所示：图2-6双馈风力发电机系统拓扑结构图Fig.2-6TopologydiagramofDFIG从图2-6中可以发现双馈风力发电机的主要构成器件。有风叶、变速齿轮箱、变流器、DFIG等元器件构成[43-45]。图中可以看出在其定子侧上，发电机的定子可以和电网直接连接，发电机的转子需要通过控制器才能和电网相连接，这时候需要控制器对转子侧传递过来的电压、频率及相位进行一定的变换后，在达到并网的要求[46-47]时才能向电网供电，频率和电压对风电机组有功与无功的分配非常重要[48-50]。该风力发电机组变流器具有价格低、容量孝损耗低、谐波含量少等优点，但是它也有一定的缺陷就是保养费用高、维修困难、前期耗费大。
上海电机学院硕士学位论文-20-图2-8桨距角不同情况下CP-λ曲线Fig.2-8CP-λcurvewithdifferentpitchangles图2-8中表示的是桨距角不同情况下的风能利用率和叶尖速比的函数关系图，从图中图中可知只有找到最合适的叶尖速比λ和风能利用率，才能使风机获得最大pC的功率。2.4.2转子测变流器控制策略DFIG是基于矢量系统进行控制的，经有功和无功的解耦来达到对电压的控制，在本文中主要将abc坐标系转换为dq下坐标系。实现对发电机的解耦方式是通过对定子电压做矢量控制的。在现实的发电机组中，电抗远大于电阻，电阻压降也远远小于电压压降，因此做这样的假设，如果忽略掉电阻上的压降，则此时电压的方程可以简化为：(2-47)0dssqssqssdsdrdrrdrsqrqrqrrqrsdruUuduRiswdtduRiswdt磁链方程可简化为：(2-48)0dsssdsmdrsqsssqsmqrsdrrrdrmdsqrrrqrmqsLiLiULiLiLiLiLiLi
【参考文献】：
期刊论文
[1]电力市场环境下含“源–网–荷–储”互动的主动配电网有功/无功联合优化[J]. 徐韵,颜湘武,李若瑾,李铁,曾辉. 电网技术. 2019(10)
[2]蝙蝠算法理论研究[J]. 赵萍,许德刚. 电子质量. 2018(09)
[3]并网风电机组对电网稳定性的影响[J]. 陈凯阳. 通信电源技术. 2018(06)
[4]考虑动态补偿控制的风电场无功电压问题分析[J]. 李洋,常栋梁,何立柱,牛成林,高飞,朱铭,张岩. 智慧电力. 2018(06)
[5]分布式发电中大型风电场并网对静态电压稳定性影响研究[J]. 田益名,魏立明,郭思成. 吉林建筑大学学报. 2018(01)
[6]变速恒频双馈风电机组频率控制策略[J]. 赵爱云. 通信电源技术. 2018(01)
[7]蝙蝠算法的一种改进方法[J]. 魏三强,张超. 东北师大学报(自然科学版). 2017(04)
[8]负序及谐波畸变电网电压下双馈风力发电系统的改进直接功率控制策略[J]. 周波,宋亦鹏,年珩,程晨闻. 电工技术学报. 2017(24)
[9]基于实际风电场的双馈感应风电机组联网运行特性仿真分析[J]. 许铎,侯延鹏,杨钧砚,王洪海,刘振东. 东北电力技术. 2017(08)
[10]基于小生境遗传优化算法的配电网无功优化[J]. 宋佳航,孟涛,张海峰,刘亚东,罗锋. 电气开关. 2017(04)
博士论文
[1]电网故障持续期间双馈风力发电机并网系统小信号建模与分析研究[D]. 王波.华中科技大学 2018
[2]考虑大型新能源发电基地接入的大电网规划方法研究[D]. 甘磊.华北电力大学(北京) 2017
[3]双馈风力发电机组运行可靠性建模及若干相关问题研究[D]. 张志春.天津大学 2017
[4]利用储能提升含风电并网电力系统稳定性的研究[D]. 刘巨.华中科技大学 2016
[5]分散式风电场功率预测与控制研究[D]. 崔嘉.沈阳工业大学 2015
硕士论文
[1]基于电流主动补偿和RSC被动保护的双馈风电系统故障穿越控制策略研究[D]. 吕恒.西安理工大学 2018
[2]基于改进遗传算法的风电场无功优化控制策略研究[D]. 李宏阳.沈阳工业大学 2018
[3]风力发电场一体化的影响对电力系统稳定性[D]. SHEIKH TAMOOR HUSSAIN.华北电力大学(北京) 2018
[4]风电场接入对电力系统暂态稳定影响研究[D]. 吴玉璋.天津大学 2018
[5]电力系统电压稳定性分析指标的研究与应用[D]. 张书瑀.中国电力科学研究院 2017
[6]含风电场的电力系统多目标无功优化[D]. 李春晓.中国矿业大学 2017
[7]地区电网多节点风电接入电压稳定性研究[D]. 潘瑰琦.沈阳工程学院 2017
[8]含风电配电网电压稳定分析与无功优化策略[D]. 高伟锋.哈尔滨工业大学 2016
[9]风电接入电网电压稳定在线评估方法研究[D]. 李健豪.湖南大学 2016
[10]基于决策树的电力系统电压稳定性评估的研究[D]. 谷奕龙.东北石油大学 2016
本文编号：3621571
【文章来源】：上海电机学院上海市
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
扫风平面的面积图
上海电机学院硕士学位论文-14-(2-21)016/0.59327maxmaxCPP表示的是在理想状态下风的最大利用率，在实际的应用中没有这么大，一般maxC维持在0.2-0.5之间。2.3双馈异步风力发电机模型2.3.1双馈异步风力发电机的工作原理经过统计可知在风机发电中，同步风力发电机使用的也不少，虽然它的费用低、运行稳定、结构不复杂等一些优点，但还是存在一定的缺陷的[42]，在风速不足的状态下不能持续稳定的发出功率，然而双馈风力发电机组恰好能解决它这一缺陷，但是它也有一定的缺陷，相比较而言，在实际的应用中，双馈风力发电机组的应用还是非常广泛的，双馈风力发电机的拓扑结构图如图2-6所示：图2-6双馈风力发电机系统拓扑结构图Fig.2-6TopologydiagramofDFIG从图2-6中可以发现双馈风力发电机的主要构成器件。有风叶、变速齿轮箱、变流器、DFIG等元器件构成[43-45]。图中可以看出在其定子侧上，发电机的定子可以和电网直接连接，发电机的转子需要通过控制器才能和电网相连接，这时候需要控制器对转子侧传递过来的电压、频率及相位进行一定的变换后，在达到并网的要求[46-47]时才能向电网供电，频率和电压对风电机组有功与无功的分配非常重要[48-50]。该风力发电机组变流器具有价格低、容量孝损耗低、谐波含量少等优点，但是它也有一定的缺陷就是保养费用高、维修困难、前期耗费大。
上海电机学院硕士学位论文-20-图2-8桨距角不同情况下CP-λ曲线Fig.2-8CP-λcurvewithdifferentpitchangles图2-8中表示的是桨距角不同情况下的风能利用率和叶尖速比的函数关系图，从图中图中可知只有找到最合适的叶尖速比λ和风能利用率，才能使风机获得最大pC的功率。2.4.2转子测变流器控制策略DFIG是基于矢量系统进行控制的，经有功和无功的解耦来达到对电压的控制，在本文中主要将abc坐标系转换为dq下坐标系。实现对发电机的解耦方式是通过对定子电压做矢量控制的。在现实的发电机组中，电抗远大于电阻，电阻压降也远远小于电压压降，因此做这样的假设，如果忽略掉电阻上的压降，则此时电压的方程可以简化为：(2-47)0dssqssqssdsdrdrrdrsqrqrqrrqrsdruUuduRiswdtduRiswdt磁链方程可简化为：(2-48)0dsssdsmdrsqsssqsmqrsdrrrdrmdsqrrrqrmqsLiLiULiLiLiLiLiLi
【参考文献】：
期刊论文
[1]电力市场环境下含“源–网–荷–储”互动的主动配电网有功/无功联合优化[J]. 徐韵,颜湘武,李若瑾,李铁,曾辉. 电网技术. 2019(10)
[2]蝙蝠算法理论研究[J]. 赵萍,许德刚. 电子质量. 2018(09)
[3]并网风电机组对电网稳定性的影响[J]. 陈凯阳. 通信电源技术. 2018(06)
[4]考虑动态补偿控制的风电场无功电压问题分析[J]. 李洋,常栋梁,何立柱,牛成林,高飞,朱铭,张岩. 智慧电力. 2018(06)
[5]分布式发电中大型风电场并网对静态电压稳定性影响研究[J]. 田益名,魏立明,郭思成. 吉林建筑大学学报. 2018(01)
[6]变速恒频双馈风电机组频率控制策略[J]. 赵爱云. 通信电源技术. 2018(01)
[7]蝙蝠算法的一种改进方法[J]. 魏三强,张超. 东北师大学报(自然科学版). 2017(04)
[8]负序及谐波畸变电网电压下双馈风力发电系统的改进直接功率控制策略[J]. 周波,宋亦鹏,年珩,程晨闻. 电工技术学报. 2017(24)
[9]基于实际风电场的双馈感应风电机组联网运行特性仿真分析[J]. 许铎,侯延鹏,杨钧砚,王洪海,刘振东. 东北电力技术. 2017(08)
[10]基于小生境遗传优化算法的配电网无功优化[J]. 宋佳航,孟涛,张海峰,刘亚东,罗锋. 电气开关. 2017(04)
博士论文
[1]电网故障持续期间双馈风力发电机并网系统小信号建模与分析研究[D]. 王波.华中科技大学 2018
[2]考虑大型新能源发电基地接入的大电网规划方法研究[D]. 甘磊.华北电力大学(北京) 2017
[3]双馈风力发电机组运行可靠性建模及若干相关问题研究[D]. 张志春.天津大学 2017
[4]利用储能提升含风电并网电力系统稳定性的研究[D]. 刘巨.华中科技大学 2016
[5]分散式风电场功率预测与控制研究[D]. 崔嘉.沈阳工业大学 2015
硕士论文
[1]基于电流主动补偿和RSC被动保护的双馈风电系统故障穿越控制策略研究[D]. 吕恒.西安理工大学 2018
[2]基于改进遗传算法的风电场无功优化控制策略研究[D]. 李宏阳.沈阳工业大学 2018
[3]风力发电场一体化的影响对电力系统稳定性[D]. SHEIKH TAMOOR HUSSAIN.华北电力大学(北京) 2018
[4]风电场接入对电力系统暂态稳定影响研究[D]. 吴玉璋.天津大学 2018
[5]电力系统电压稳定性分析指标的研究与应用[D]. 张书瑀.中国电力科学研究院 2017
[6]含风电场的电力系统多目标无功优化[D]. 李春晓.中国矿业大学 2017
[7]地区电网多节点风电接入电压稳定性研究[D]. 潘瑰琦.沈阳工程学院 2017
[8]含风电配电网电压稳定分析与无功优化策略[D]. 高伟锋.哈尔滨工业大学 2016
[9]风电接入电网电压稳定在线评估方法研究[D]. 李健豪.湖南大学 2016
[10]基于决策树的电力系统电压稳定性评估的研究[D]. 谷奕龙.东北石油大学 2016
本文编号：3621571
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