SVC和SSSC联合提高风电场暂态电压稳定性的研究

发布时间：2017-09-22 16:30

  本文关键词：SVC和SSSC联合提高风电场暂态电压稳定性的研究

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【摘要】：当今社会迅猛发展,科技进步带来经济效益的同时也带来亟待解决的环境污染问题,因此可再生能源的开发和利用成为重要课题。其中,风能作为主要的清洁能源,越来越受到人们的重视,风力发电在电网中所占的比例也越来越高。但是,由于异步电机缺乏有效的无功电压控制能力,并且异步风力发电系统在起机阶段会从电网吸收大量的无功功率,这就会造成电网的无功功率分布的严重不平衡以至于暂态电压失去稳定。当系统发生较大扰动,如短路故障时,系统同样需要在电网吸收无功功率来重新建立机端电压,这样同样会造成电网的暂态电压不稳定。针对异步风力发电系统存在的问题,本文提出将FACTS器件SVC和SSSC装设在系统中,达到解决问题的目的。首先,本文详细分析了异步发电机的工作特性,在此基础上建立了基于异步电机的风电场数学模型。在Matlab/Simulink中搭建了相应的风电场仿真模型,模拟了风电场在风速不断变化的情况下的功率波动,以及在无任何补偿措施的情况下,风电场在发生故障时各个运行参数的变化情况,突出本课题的研究意义。其次,本文分别给出了SVC和SSSC的结构和工作原理,分别建立了相应的数学模型,结合数学模型对两者的工作特性进行了具体分析,并且通过仿真进行了验证。本文应用SVC在系统发生故障时提供无功功率支撑,抬高机端电压,故障消除后为系统提供无功功率,恢复机端电压,保持系统运行的稳定;应用SSSC在故障发生时减小短路电流,降低故障期间母线电压下降的程度,维持系统电压稳定。最后,本文将SVC和SSSC联合应用在异步风力发电系统中,重点是对SVC和SSSC各自控制策略的设计和两者联合作用时联系方式的建立。本文通过经典的PI控制对SVC输出的无功功率进行调节,达到对系统进行快速的无功补偿和连续的无功调节,提高系统的电压稳定。对于SSSC的控制本文选择双闭环阻抗控制方式,这样的方式精度更高,对于故障电流的限制效果更好。在实现对SVC和SSSC分别控制后通过设置相应的信号将两者统一起来,实现两者的联合作用,设计了相应的控制策略。在Matlab/Simulink中搭建了含SVC和SSSC的风电场仿真模型,验证了所提出策略的有效性。结果表明:SVC能够连续平滑的对系统提供无功补偿,维持系统的暂态稳定;当发生严重短路故障时,SVC和SSSC联合,能够有效地减小故障电流,恢复机端电压;SVC和SSSC的共同作用能解决风电场的暂态电压稳定问题。
【关键词】：风电场 静止无功补偿器 静止同步串联补偿器 暂态电压稳定性 限制故障电流
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614;TM712
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 FACTS技术的发展概况10-11
• 1.3 FACTS器件应用在风电系统的研究现状11-16
• 1.3.1 静止无功补偿器(SVC)的研究现状12-14
• 1.3.2 静止同步串联补偿器(SSSC)的研究现状14-16
• 1.4 本文研究的主要内容16-17
• 第2章 基于异步电机的风电场的电压稳定性分析17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 异步电机的数学模型17-19
• 2.3 恒速异步电机的电压稳定性19-21
• 2.4 风电场中低电压穿越能力标准及提高措施21-22
• 2.5 仿真分析22-23
• 2.6 本章小结23-25
• 第3章 静止无功补偿器和静止同步串联补偿器的特性分析25-31
• 3.1 引言25
• 3.2 SVC的基本结构和工作原理25-27
• 3.2.1 SVC的基本结构25-26
• 3.2.2 SVC的工作原理26-27
• 3.3 SSSC的基本结构和工作原理27-30
• 3.3.1 SSSC的基本结构27-29
• 3.3.2 SSSC的基本工作原理29
• 3.3.3 SSSC限制短路电流的原理29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 SVC和SSSC联合提高异步机风电场的暂态电压稳定性的研究31-47
• 4.1 引言31
• 4.2 SVC控制器的设计31-34
• 4.2.1 SVC的控制策略31-33
• 4.2.2 SVC的触发模块33-34
• 4.3 SSSC控制器的设计34-39
• 4.3.1 SSSC的数学模型34-36
• 4.3.2 SSSC的控制策略36-39
• 4.4 SVC和SSSC联合提高风电场暂态电压稳定性的分析39-42
• 4.4.1 含SVC和SSSC的风电系统模型39-40
• 4.4.2 SVC和SSSC联合控制策略40-42
• 4.5 仿真分析42-46
• 4.5.1 仿真模型的建立42
• 4.5.2 在SVC和SSSC联合作用下短路故障时的仿真分析42-46
• 4.6 本章小结46-47
• 结论47-48
• 参考文献48-52
• 攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文52-53
• 致谢53-55

【参考文献】

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本文编号：901868