基于虚拟同步控制策略的永磁直驱风电系统研究
发布时间：2022-12-22 04:25
随着风力发电在电力系统中的占比持续快速增长,风电系统的动态特性对电力系统的频率和电压动态行为产生深刻影响。在典型的锁相同步矢量控制中,风电不具备传统同步发电机的惯性响应能力,使得高比例风电并网系统的惯性支撑能力不足,电网频率失稳等问题凸显;此外,风速的随机性变化会导致风电并网公共连接点（Point of Common Coupling,PCC）电压跌落、波动,这将对电力系统的稳定产生不利影响,采用静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator,STATCOM）可抑制风电系统并网电压扰动,但其受PCC电压幅值和频率波动的阻碍,无法正确跟踪电网频率,进而恶化总体补偿性能。目前,虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）技术因其能模拟同步发电机的运行特性而成为一种有效的解决方案,不仅可以避免传统锁相环带来的稳定性问题,且能够提升系统的调频调压能力,鉴于此,本文以永磁直驱风电系统为研究对象,对基于虚拟同步控制策略的风电系统展开研究。主要完成以下内容:（1）建立了典型永磁直驱风电系统的数学模型,分析了风电机组经“背靠背”变流...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 风电参与系统调频技术的研究现状
1.3 虚拟同步发电机技术及其应用现状
1.3.1 虚拟同步发电机技术的研究现状
1.3.2 虚拟同步发电机技术的应用现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 永磁直驱风电系统的建模与控制
2.1 永磁直驱风电系统的结构
2.2 永磁直驱风电系统的建模
2.2.1 风力机的模型
2.2.2 桨距角控制器的模型
2.2.3 传动系统的模型
2.2.4 永磁同步发电机的模型
2.2.5 “背靠背”变流器的模型
2.3 永磁直驱风电并网控制
2.3.1 机侧变流器控制
2.3.2 网侧变流器控制
2.4 永磁直驱风电并网系统的仿真分析
2.5 本章小结
第3章 虚拟同步发电机控制策略与特性研究
3.1 同步发电机的工作原理
3.2 虚拟同步发电机控制策略
3.3 仿真分析
3.4 本章小结
第4章 减载运行方式下永磁直驱风电系统虚拟同步控制策略
4.1 永磁直驱风电系统虚拟同步控制
4.2 永磁直驱风电系统减载控制
4.3 减载运行方式下永磁直驱风电系统虚拟同步控制
4.4 仿真分析
4.4.1 负荷突增时的仿真分析
4.4.2 负荷突减时的仿真分析
4.5 本章小结
第5章 永磁直驱风电并网系统中的STATCOM虚拟同步控制策略
5.1 总体拓扑结构
5.2 基于虚拟同步发电机的STATCOM控制
5.2.1 VSG控制器结构
5.2.2 虚拟参数的影响
5.3 仿真分析
5.3.1 传统d-q坐标控制器与VSG控制器的比较
5.3.2 永磁直驱风电并网系统中的STATCOM虚拟同步控制仿真分析
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录 B 攻读学位期间参与项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]大电网中虚拟同步发电机惯量支撑与一次调频功能定位辨析[J]. 秦晓辉,苏丽宁,迟永宁,郭强,徐希望. 电力系统自动化. 2018(09)
[2]Inertia compensation scheme for wind turbine simulator based on deviation mitigation[J]. Weijie LI,Minghui YIN,Zaiyu CHEN,Yun ZOU. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2017(02)
[3]结合超速备用和模拟惯性的双馈风机频率控制策略[J]. 丁磊,尹善耀,王同晓,姜吉平,程法民,司君诚. 电网技术. 2015(09)
[4]一种新型风电场虚拟惯量协同控制策略[J]. 陈宇航,王刚,侍乔明,付立军,蒋文韬,黄河. 电力系统自动化. 2015(05)
[5]基于虚拟同步发电机原理的模拟同步发电机设计方法[J]. 侍乔明,王刚,付立军,徐力,陈宇航,蒋文韬. 电网技术. 2015(03)
[6]风电并网中的储能技术研究进展[J]. 刘世林,文劲宇,孙海顺,程时杰. 电力系统保护与控制. 2013(23)
[7]可再生能源分散接入用先进并网逆变器研究综述[J]. 曾正,赵荣祥,汤胜清,杨欢,吕志鹏. 中国电机工程学报. 2013(24)
[8]基于功率跟踪优化的双馈风力发电机组虚拟惯性控制技术[J]. 李和明,张祥宇,王毅,朱晓荣. 中国电机工程学报. 2012(07)
[9]基于分段控制的双馈风电机组有功-频率控制[J]. 林俐,李晓钰,王世谦,史添,李昊炅. 中国电力. 2012(02)
[10]超速与变桨协调的双馈风电机组频率控制[J]. 张昭遂,孙元章,李国杰,程林,林今. 电力系统自动化. 2011(17)
博士论文
[1]新能源风电发展预测与评价模型研究[D]. 刘琳.华北电力大学 2013
[2]变速恒频双馈风力发电系统故障穿越技术研究[D]. 邹和平.大连理工大学 2013
本文编号：3723446
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 风电参与系统调频技术的研究现状
1.3 虚拟同步发电机技术及其应用现状
1.3.1 虚拟同步发电机技术的研究现状
1.3.2 虚拟同步发电机技术的应用现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 永磁直驱风电系统的建模与控制
2.1 永磁直驱风电系统的结构
2.2 永磁直驱风电系统的建模
2.2.1 风力机的模型
2.2.2 桨距角控制器的模型
2.2.3 传动系统的模型
2.2.4 永磁同步发电机的模型
2.2.5 “背靠背”变流器的模型
2.3 永磁直驱风电并网控制
2.3.1 机侧变流器控制
2.3.2 网侧变流器控制
2.4 永磁直驱风电并网系统的仿真分析
2.5 本章小结
第3章 虚拟同步发电机控制策略与特性研究
3.1 同步发电机的工作原理
3.2 虚拟同步发电机控制策略
3.3 仿真分析
3.4 本章小结
第4章 减载运行方式下永磁直驱风电系统虚拟同步控制策略
4.1 永磁直驱风电系统虚拟同步控制
4.2 永磁直驱风电系统减载控制
4.3 减载运行方式下永磁直驱风电系统虚拟同步控制
4.4 仿真分析
4.4.1 负荷突增时的仿真分析
4.4.2 负荷突减时的仿真分析
4.5 本章小结
第5章 永磁直驱风电并网系统中的STATCOM虚拟同步控制策略
5.1 总体拓扑结构
5.2 基于虚拟同步发电机的STATCOM控制
5.2.1 VSG控制器结构
5.2.2 虚拟参数的影响
5.3 仿真分析
5.3.1 传统d-q坐标控制器与VSG控制器的比较
5.3.2 永磁直驱风电并网系统中的STATCOM虚拟同步控制仿真分析
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录 B 攻读学位期间参与项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]大电网中虚拟同步发电机惯量支撑与一次调频功能定位辨析[J]. 秦晓辉,苏丽宁,迟永宁,郭强,徐希望. 电力系统自动化. 2018(09)
[2]Inertia compensation scheme for wind turbine simulator based on deviation mitigation[J]. Weijie LI,Minghui YIN,Zaiyu CHEN,Yun ZOU. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2017(02)
[3]结合超速备用和模拟惯性的双馈风机频率控制策略[J]. 丁磊,尹善耀,王同晓,姜吉平,程法民,司君诚. 电网技术. 2015(09)
[4]一种新型风电场虚拟惯量协同控制策略[J]. 陈宇航,王刚,侍乔明,付立军,蒋文韬,黄河. 电力系统自动化. 2015(05)
[5]基于虚拟同步发电机原理的模拟同步发电机设计方法[J]. 侍乔明,王刚,付立军,徐力,陈宇航,蒋文韬. 电网技术. 2015(03)
[6]风电并网中的储能技术研究进展[J]. 刘世林,文劲宇,孙海顺,程时杰. 电力系统保护与控制. 2013(23)
[7]可再生能源分散接入用先进并网逆变器研究综述[J]. 曾正,赵荣祥,汤胜清,杨欢,吕志鹏. 中国电机工程学报. 2013(24)
[8]基于功率跟踪优化的双馈风力发电机组虚拟惯性控制技术[J]. 李和明,张祥宇,王毅,朱晓荣. 中国电机工程学报. 2012(07)
[9]基于分段控制的双馈风电机组有功-频率控制[J]. 林俐,李晓钰,王世谦,史添,李昊炅. 中国电力. 2012(02)
[10]超速与变桨协调的双馈风电机组频率控制[J]. 张昭遂,孙元章,李国杰,程林,林今. 电力系统自动化. 2011(17)
博士论文
[1]新能源风电发展预测与评价模型研究[D]. 刘琳.华北电力大学 2013
[2]变速恒频双馈风力发电系统故障穿越技术研究[D]. 邹和平.大连理工大学 2013
本文编号：3723446
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