变速风电机组建模与仿真研究

发布时间：2017-11-24 07:17

  本文关键词：变速风电机组建模与仿真研究

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【摘要】：风能是最具发展潜力的能源,随着风电并网容量的增加,风能的随机性、不稳定性与不可控性使得电网面临着由于新能源接入而带来的在消纳、接入与送出方面的严峻挑战。因此,有必要建立合适的风电机组模型用于研究大规模风电并网对系统的影响。虽然已有学者对风电机组的详细模型进行了大量的研究,并在用于电磁暂态仿真研究的平台,如Matlab、PSCAD上建立了风电机组的详细模型。但是由于其计算时间与收敛性问题,无法在电磁暂态仿真软件上面建立大电网以及大规模风电场的模型,因此无法评估大规模风电接入对系统稳定性的影响。随着电网对风电并网的标准的提高,有必要在国内主流电力系统分析软件中建立风电机组的合适模型,用于风电并网的稳定性分析。本文针对直驱式永磁同步发电机组的建模与控制策略进行了研究。首先,介绍了直驱永磁同步风力发电机组的组成部分,包括风力机、轴系、永磁同步发电机、背靠背变流器；介绍了风电机组的控制系统,包括最大功率跟踪控制、桨距角控制、低电压穿越控制以及机网侧变流器解耦控制策略。其次,提出了一种同时考虑输入饱和与参数不确定性的最大功率跟踪控制。模型考虑电机参数损耗并进行辨识,考虑变流器容量饱和约束条件,提高了风机最大功率跟踪能力及控制稳定性。在MATLAB/Simulink仿真平台上,对比了相同风速条件下PID控制、自适应控制与考虑饱和的自适应控制三种控制方法下的转速跟踪误差。结果表明,在模型参数具有不确定性及大阵风扰动导致输入饱和时,所提出的考虑饱和自适应控制方法可以保证系统稳定,并且具有响应速度快,超调量小的优点,保证了转速跟踪的效果。再次,在PSASP上建立了适用于机电暂态分析的风机自定义模型。该模型从适用于机电暂态仿真的角度对机侧、网侧变流器及控制系统进行简化,保留了风力机、双质量块轴系部分,考虑了直流电压与卸荷电路动态特性,考虑了风机内部的LVRT保护与直流电压保护装置。仿真分析了在风速扰动、电网侧电压跌落故障下UD模型的响应特性,验证了所提出的机电暂态模型的正确性。最后,利用风机UD自定义模型对某实际电网系统进行了风电并网后的安全稳定性分析。基于PSASP平台上S电网规划水平年数据,利用风机UD自定义模型,仿真分析了风电并网后S电网的潮流和无功电压；仿真分析了风电并网后系统的短路电流；仿真分析了含大规模风电的电力系统在故障后系统的暂态稳定性；仿真分析了风电场有无低电压穿越能力对系统稳定性的影响。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315

【参考文献】

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本文编号：1221435