基于DIgSILENT的风电场AVC系统的优化控制策略研究

发布时间：2017-10-11 08:07

  本文关键词：基于DIgSILENT的风电场AVC系统的优化控制策略研究

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【摘要】：当前世界的能源危机越来越重及环境不断恶化,各国学者致力于寻找清洁能源,这给风能和太阳能等可再生能源一个迅速发展的契机。特别地,风能由于资源丰富、可用率高且成本与传统能源发电差不多而备受关注,风电并网容量逐年上升。但是风力发电具有波动和间歇的特性,电力系统的电压稳定性会受到风电场并网的影响,所以其自动电压控制问题的研究是特别重要的。目前,提高含风电场电网的电压稳定性可采用安装各种无功补偿设备,但是随着无功补偿设备数量的增加,分散式独立控制策略已经不能满足电网的动态协调电压控制的需求,因此风电场AVC系统的优化控制策略研究十分必要。本文首先从风力发电系统基本单元——风力发电机开始,建立了主流机型双馈感应风力发电机的数学模型,分析了网侧变换器与转子侧变换器的解耦控制原理,在仿真平台DIgSILENT上建立了双馈风力发电机组模型,为风电场的自动电压控制奠定了基础。其次在此基础上进行了双馈风电场无功电源的无功能力分析,更加了解其无功特性,是深入研究双馈风电场自动电压控制(AVC)策略的技术支持。针对由双馈风力发电机组和SVG构成的风电场,提出一种双馈风电场AVC的分区图控制策略,该策略主要是借鉴变电站综合无功控制的九区图原理,推导出基于七区图的风电场AVC控制策略,同时利用分模式调压原理,双馈风电机组配合SVG进行控制,实现风电场并网点及风电场内各节点电压的稳定。最后,本文在DIgSILENT仿真平台上搭建冀北某风电场的仿真模型,并在电压波动时使用该控制策略对风电场汇集站处无功补偿设备SVG和双馈风电机组的无功输出实施动态调整。算例仿真表明,该控制策略能够有效维持风电场并网点电压稳定,提高风电场电压安全稳定裕度。
【关键词】：双馈电机 风电场 自动电压控制 协调控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题的背景和意义9-11
• 1.2 课题研究现状综述11-15
• 1.2.1 电力系统电压稳定性问题综述11-12
• 1.2.2 风电并网方式对电压的影响12-13
• 1.2.3 风电场自动电压控制的研究现状13-15
• 1.3 本文主要研究工作15-17
• 第2章 双馈风电机组模型17-25
• 2.1 基本概念17-18
• 2.2 DIgSILENT中双馈风电机组的拓扑结构18-19
• 2.3 RSC矢量控制系统19-22
• 2.4 GSC矢量控制系统22-23
• 2.5 DFIG及变换器保护系统23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 双馈风电场无功电源的无功能力分析25-37
• 3.1 双馈感应式发电机的无功能力分析25-28
• 3.1.1 双馈感应发电机的无功功率组成25-26
• 3.1.2 双馈感应式发电机定子侧的无功功率约束26-27
• 3.1.3 双馈感应式发电机网侧的无功功率约束27
• 3.1.4 双馈感应发电机送入电网的无功功率极限27-28
• 3.2 SVG的功能特性28-36
• 3.2.1 SVG的工作原理28-29
• 3.2.2 无功调节试验29-31
• 3.2.3 电压调节试验31
• 3.3.4 动态响应特性试验31-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第4章 双馈风电场AVC的分区图控制策略37-52
• 4.1 电网导则约束37
• 4.2 难点与关键技术37-38
• 4.3 风电场AVC控制策略的特点38-40
• 4.3.1 事件驱动型控制38
• 4.3.2 协调控制原理38-40
• 4.4 无功调节需求计算40-41
• 4.5 控制策略的基本内容41-45
• 4.6 风电场无功分配45
• 4.7 仿真算例45-49
• 4.7.1 风电场模型45-47
• 4.7.2 AVC控制的仿真分析47-49
• 4.8 模型参数灵敏度分析49-51
• 4.9 本章小结51-52
• 第5章 结论与展望52-54
• 5.1 论文成果总结52
• 5.2 研究方向展望52-54
• 参考文献54-58
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果58-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 曹军;张榕林;林国庆;王虹富;邱家驹;;变速恒频双馈电机风电场电压控制策略[J];电力系统自动化;2009年04期

2 杨桦;梁海峰;李庚银;;含双馈感应电机的风电场电压协调控制策略[J];电网技术;2011年02期

3 江泽民;;对中国能源问题的思考[J];上海交通大学学报;2008年03期

4 郎永强;张学广;徐殿国;马洪飞;Hadianmrei S.R;;双馈电机风电场无功功率分析及控制策略[J];中国电机工程学报;2007年09期

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本文编号：1011403