双馈风力发电系统补偿电网电能质量的关键技术

发布时间：2023-03-19 19:03

　　随着风力发电机组装机容量的不断增长,单纯作为功率源的传统风电运行模式逐渐难以满足电网的要求。为打造对电网更加友好的风电机组,促进风电消纳,需合理发掘风电机组自身潜力,积极参与电网电能质量治理。一方面,由于风电机组并网点多在电网末端,并网点电压极易受本地非理想负荷影响而发生不平衡、谐波等电能质量问题,因此存在改善电网电能质量的现实需求;另一方面,由于风能固有的不确定性和我国严重的弃风限电问题,风电机组通常并不处于满发状态,因此装机容量往往具有较大冗余,具备参与电网电能质量治理的客观条件。基于以上两点原因,利用风力发电机组的冗余容量参与电网电能质量治理具有突出的现实意义和可观的研究前景,正受到国内外研究者越来越多的关注。基于双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)的风电机组由于具有变流器容量小、成本低廉等优点,是目前主流的风电机型。本文以DFIG机组为研究对象,围绕风电机组参与电网电能质量治理这一主题,通过理论分析、控制方案设计和实验研究,完成了如下工作:1、为充分利用DFIG机组的剩余容量参与并网点电能质量治理,针对DFIG提出了不平衡电网...

【文章页数】：161 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 风电技术发展
        1.1.2 中国风电设备利用率
        1.1.3 风电并网点的电能质量问题
    1.2 电网电能质量治理技术
        1.2.1 基于无源装置的电能质量治理技术
        1.2.2 基于专用有源装置的电能质量治理技术
        1.2.3 基于新能源发电设备的电能质量治理技术
    1.3 不平衡和谐波电网下DFIG风电机组控制技术
        1.3.1 机组运行性能提升技术
        1.3.2 并网点电压补偿技术
    1.4 本文的研究内容和主要贡献
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 主要贡献
第2章 不平衡电网电压的DFIG补偿技术
    2.1 不平衡电网下DFIG数学模型
        2.1.1 机侧变流器模型
        2.1.2 网侧变流器模型
    2.2 适应实际电网阻抗特性的电压不平衡解耦控制
        2.2.1 电网阻抗特性及其对DFIG电压不平衡补偿的影响
        2.2.2 控制方案设计
        2.2.3 稳定性分析
        2.2.4 仿真验证
        2.2.5 实验验证
    2.3 不平衡电网电压直接谐振控制
        2.3.1 控制方案设计
        2.3.2 控制性能分析
        2.3.3 电网电压不平衡补偿对DFIG的影响
        2.3.4 实验验证
    2.4 本章小结
第3章 基于混合虚拟阻抗的电网电压灵活补偿技术
    3.1 混合虚拟阻抗技术
        3.1.1 谐波阻抗模型
        3.1.2 传统基于单变量前馈/反馈的虚拟阻抗技术分析
        3.1.3 混合虚拟阻抗技术(HVI)
    3.2 机侧变流器对电网电压不平衡的灵活补偿
        3.2.1 控制方案设计
        3.2.2 控制性能分析
        3.2.3 负序电流利用率分析
        3.2.4 实验验证
    3.3 网侧变流器对电网电压不平衡与谐波的灵活补偿
        3.3.1 不平衡和谐波电网下的网侧变流器数学模型
        3.3.2 控制方案设计
        3.3.3 控制性能分析
        3.3.4 与传统虚拟阻抗方法对比
        3.3.5 实验验证
    3.4 本章小结
第4章 不平衡电网电压下多台DFIG自治协同补偿技术
    4.1 多机并联系统数学模型
    4.2 不平衡电网电压下多机自治协同补偿技术
        4.2.1 控制方案设计
        4.2.2 机组间电压测量偏差的影响及对策
        4.2.3 仿真验证
        4.2.4 实验验证
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 本文的主要结论和创新点
    5.2 后续研究工作展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文



本文编号：3765786