双馈异步风力发电系统谐波特性分析及其抑制措施研究

发布时间：2017-08-06 14:28

  本文关键词：双馈异步风力发电系统谐波特性分析及其抑制措施研究

  更多相关文章： 风电并网 双馈风机 电能质量 宽频域谐波 输电线路 抑制措施

【摘要】：随着能源危机和环境污染等问题越来越严重,风能作为一种清洁无污染的可再生能源,已得到了人们越来越多的重视,近年来在全球范围内风力发电已经得到了迅速发展,且规模还在不断扩大。随着风力发电技术的快速发展及风场装机容量持续增加,风能在整个电力系统中比重已越来越大,但与此同时,其对于电力系统的不利影响也逐渐显现,其中风电并网时对系统电能质量的影响是一个重要方面,为了保证大电网安全可靠及其良好的电能质量,并能够更好的利用风能,对此研究就极为必要。本文以含双馈发电机组的风电并网系统进行分析,主要从双馈风机谐波特性,长距离输电线路对电能质量影响及谐波治理方面进行研究。随着风力发电对单台机组容量要求的不断提高,双馈异步风力发电机因其自身优势,已成为一种重要的机组类型。本文以双馈风力发电机组为基础,首先分析了其运行的基本原理,建立了其数学模型,且在矢量控制策略下,实现了风力发电有功功率与无功功率的解耦控制,并通过PSCAD/EMTDC仿真软件对其运行特性进行仿真。然后,对于双馈风机转子侧变流器所采用的SVPWM调制原理,进行了介绍,且对其调制方式所产生的宽频域谐波进行了分析,最后结合双馈发电机的谐波等效模型,用一种数学算法描述了双馈发电机的宽频域谐波特性。在风电并网中,高压等级输电线路是其重要一环,然而随着双馈风机的谐波呈现出宽频域特性,高压等级输电线路分布电容的影响将不容忽视。本文通过建立了高压长距离输电线路分布参数模型,对其产生的谐振机理进行了分析。另外,建立了风电并网系统的等效模型,分析了风电并网对于大电网电能质量的影响。最后,对于风电并网系统中存在的宽频域谐波及其谐振问题,提出了投入一种注入式混合型有源电力滤波器的抑制措施,并通过仿真软件对其治理效果进行了验证。
【关键词】：风电并网 双馈风机 电能质量 宽频域谐波 输电线路 抑制措施
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-19
• 1.2.1 国内外风力发电概况11-17
• 1.2.2 电力系统谐波相关概述17-18
• 1.2.3 双馈风力发电系统及其谐波问题研究现状18-19
• 1.3 本文主要工作19-21
• 第2章 双馈异步风力发电机的工作原理21-38
• 2.1 双馈异步发电机基本工作原理21-28
• 2.1.1 双馈异步发电机电磁关系22-23
• 2.1.2 双馈异步发电机数学模型23-26
• 2.1.3 双馈异步发电机功率关系26-28
• 2.2 双馈异步发电机控制方法28-37
• 2.2.1 网侧变换器的控制方法29-32
• 2.2.2 转子侧变换器的控制方法32-34
• 2.2.3 仿真验证34-37
• 2.3 本章小结37-38
• 第3章 双馈异步发电机的谐波特性研究38-52
• 3.1 双馈异步发电机变换器侧谐波分析38-46
• 3.1.1 空间电压矢量脉宽调制原理38-41
• 3.1.2 空间电压矢量调制谐波产生算法41-44
• 3.1.3 变换器侧谐波特性分析44-45
• 3.1.4 变换器侧谐波特性仿真分析45-46
• 3.2 馈异步发电机定子侧谐波分析46-51
• 3.2.1 双馈异步发电机定转子谐波耦合关系46-48
• 3.2.2 异步电机的谐波模型48-50
• 3.2.3 定子侧谐波特性仿真分析50-51
• 3.3 本章小结51-52
• 第4章 风电系统宽频域谐波在高压长距离输电线路谐振问题研究52-64
• 4.1 高压长距离输电线路谐波谐振分析52-59
• 4.1.1 长距离输电线路等效模型52-55
• 4.1.2 电压型谐波源谐振机理分析55-58
• 4.1.3 电流型谐波源谐振机理分析58-59
• 4.2 高压长距离输电线路对双馈风电系统的影响59-63
• 4.2.1 基于双馈异步发电机风电场的等效模型59-60
• 4.2.2 高压长距离输电线路对风场的谐波谐振影响60-63
• 4.3 本章小结63-64
• 第5章 双馈异步风电系统的谐波谐振抑制措施研究64-74
• 5.1 注入式混合型有源电力滤波器对宽频域谐波的抑制分析64-68
• 5.1.1 注入式混合型有源滤波器机理分析64-66
• 5.1.2 注入式混合型有源滤波器控制方法66-67
• 5.1.3 注入式混合型有源滤波器对风场宽频域谐波抑制分析67-68
• 5.2 谐波谐振抑制措施仿真验证68-73
• 5.3 本章小结73-74
• 总结与展望74-76
• 参考文献76-81
• 附录A 攻读学位期间获得的研究成果81-82
• 致谢82

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本文编号：630243