基于双馈机组与STATCOM的风电场无功电压协调控制研究

发布时间：2017-08-17 11:04

  本文关键词：基于双馈机组与STATCOM的风电场无功电压协调控制研究

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【摘要】：在传统化石能源逐渐枯竭、世界环境污染日益严重的背景下,风力发电作为技术成熟度最高、应用最广泛的新能源发电方式,近年来得到了长足的发展。然而随着风电场并网容量的不断增加,大规模风电并网对电力系统的安全稳定运行造成的影响也越来越大,其中无功电压问题已成为一个制约风电并网的亟待解决的问题。本文以双馈型风电场为研究对象,基于DIgSILENT/Power Factory电力系统仿真分析软件,在对双馈风电机组控制性能进行详细分析的基础上,提出了改进的双PWM换流器控制策略,使机组能够在稳态与暂态过程中参与无功控制；进而以配备STATCOM的双馈风电场为研究对象,以充分利用双馈机组无功可调容量为目标,提出了一种分模式的风电场无功电压协调控制策略。论文的主要工作概括如下：(1)建立了双馈风电机组的仿真模型。在分析双馈风电机组的基本构成及运行原理的基础上,建立了包括风力机、传动机构、双馈感应电机及换流器的双馈风电机组数学模型,并采用DIgSILENT/Power Factory仿真软件搭建风力机控制系统和双馈感应电机控制系统的仿真模型,为后续双馈风电机组运行特性的仿真分析奠定了模型基础。(2)提出一种改进的双PWM换流器控制策略,并研究了该策略下双馈风电机组的无功电压控制能力。通过对转子侧换流器控制策略的优化,在不影响机组有功出力的前提下,充分利用机组的无功可调容量,实现稳态工况下机组对系统的无功补偿；配合Crowbar保护动作信号,通过对网侧换流器控制策略的优化,Crowbar实现了暂态工况下机组对系统的紧急无功支撑；最后通过仿真分析验证了控制策略的有效性。(3)提出了一种基于双馈机组与STATCOM的分模式的风电场无功电压协调控制策略。以配备STATCOM的双馈风电场为研究对象,以优先利用风电机组本身的无功可调容量、减少风电场动态无功补偿容量为目标,基于改进的双馈风电机组无功控制能力,提出一种基于双馈机组与STATCOM的风电场无功电压协调控制策略,根据风电场不同的运行工况采取不同的控制模式,实现了双馈机组RSC、GSC及STATCOM间的无功协调,最后通过算例分析验证了该策略的有效性。
【关键词】：双馈风电机组 风电场 静止同步补偿器 无功电压 协调控制策略
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 风电并网对电力系统电压稳定性影响研究现状10-11
• 1.2.2 双馈风电场参与系统无功电压调节研究现状11-12
• 1.3 论文的主要工作12-14
• 第2章 基于DIgSILENT的双馈风电机组建模14-27
• 2.1 引言14
• 2.2 双馈风电机组工作原理14-15
• 2.3 风力机的空气动力学模型15-16
• 2.4 轴系传动机构模型16-17
• 2.5 风力机控制系统模型17-19
• 2.5.1 桨距角控制模型17-18
• 2.5.2 最大风功率跟踪控制模型18-19
• 2.6 双馈感应电机控制系统模型19-24
• 2.6.1 转子侧PWM换流器的控制模型19-21
• 2.6.2 网侧PWM换流器的控制模型21-24
• 2.7 基于DIgSILENT/Power Factory的双馈风电机组建模24-26
• 2.8 本章小结26-27
• 第3章 双馈风电机组无功电压控制能力分析27-38
• 3.1 引言27
• 3.2 双馈风电机组无功功率组成27-28
• 3.3 转子侧换流器无功控制能力分析28-35
• 3.3.1 无功功率极限分析28
• 3.3.2 面向稳态工况的RSC改进控制策略28-30
• 3.3.3 无功功率控制性能仿真30-35
• 3.4 网侧换流器无功控制能力分析35-37
• 3.4.1 无功功率极限分析35
• 3.4.2 面向暂态工况的GSC改进控制策略35-36
• 3.4.3 无功功率控制性能仿真36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 —种基于双馈机组与STATCOM的风电场无功电压协调控制策略38-58
• 4.1 引言38
• 4.2 仿真系统38-41
• 4.3 基于STATCOM的风电场无功电压控制41-45
• 4.3.1 控制策略41-43
• 4.3.2 正常工况43-44
• 4.3.3 故障工况44-45
• 4.4 基于双馈机组与STATCOM的风电场无功电压协调控制45-57
• 4.4.1 协调控制策略45-48
• 4.4.2 正常运行状态的仿真分析48-51
• 4.4.3 风电场远端故障时的仿真分析51-54
• 4.4.4 风电场近端故障时的仿真分析54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 结论与展望58-60
• 5.1 结论58
• 5.2 展望58-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果64-65
• 致谢65

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本文编号：688635