双馈风电机组建模及风电场无功电压控制研究
发布时间：2021-09-07 14:08
随着风电并网容量的不断提高,风电场的动态特性对大电网的影响愈发明显。从局部上看,可通过建立合适的风电机组模型,研究分析风电场的动态特性。详细的电磁暂态仿真模型由于仿真速度过慢,不适合实际工程的应用。本文利用变量间的耦合关系,针对风电机组系统的电磁暂态时间尺度和机电暂态时间尺度动态分别进行建模,在不影响系统整体趋势的基础上,将26阶详细模型分解为14阶电磁暂态模型和12阶或10阶机电暂态模型,通过风速突变和电压跌落两种大扰动工况对降阶模型的合理性和有效性进行了验证。从整体上看,风电场的无功电压控制与风电场并网点的电压稳定性密切相关,直接影响风电场的并网性能。现有的无功电压控制大多从风电场整体出发,易使得场内无功源的无功出力分配不合理,导致风电场内有功损耗增加或集电线末端机组端电压越限等情况发生。本文对双馈风电机组的无功出力极限进行推导,提出一种风电场内机组间的无功协调分配方法,并选择恒电压控制作为机组的无功控制策略。在仅考虑机组无功出力的前提下,将本文所提分配方法与常用无功分配方法在不同的调度指令下进行比较,表明本文所提方法在降低风电场网损方面的有效性。在风电场发生阵风扰动时,对机组的恒...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景和研究意义
1.1.1 风电发展状况
1.1.2 课题研究的必要性
1.2 国内外研究现状
1.2.1 双馈风电机组模型降阶研究现状
1.2.2 风电场无功电压控制研究现状
1.3 本文主要研究工作
第二章 双馈风电机组系统的小扰动模型
2.1 双馈风电机组系统
2.2 双馈风电机组系统的数学模型
2.2.1 风力机模型
2.2.2 锁相环模型
2.2.3 轴系模型
2.2.4 发电机模型
2.2.5 网侧滤波器
2.2.6 变换器模型
2.2.7 输电线路
2.3 DFIG系统稳定运行点初始化
2.4 DFIG系统的小扰动模型推导
2.5 本章小结
第三章 双馈风电机组电磁/机电暂态时间尺度建模
3.1 双馈风电机组系统模态分析
3.2 双馈风电机组耦合性分析
3.2.1 控制系统状态变量发生扰动
3.2.2 输电线路d轴电流发生扰动
3.2.3 直流侧电压发生扰动
3.2.4 发电机转速发生扰动
3.3 双馈风电机组模型降阶
3.3.1 21 阶简化模型及合理性分析
3.3.2 电磁暂态时间尺度建模
3.3.3 机电暂态时间尺度建模
3.3.4 简化模型选取
3.4 电磁/机电暂态模型仿真分析
3.4.1 风速突变
3.4.2 电压跌落
3.5 本章小结
第四章 双馈风电场的无功电压控制
4.1 双馈风电场无功源分析
4.2 双馈风电场的损耗
4.2.1 变压器损耗分析
4.2.2 集电线损耗分析
4.2.3 双馈异步电机损耗分析
4.3 双馈风电机组的无功极限
4.3.1 发电机无功极限
4.3.2 网侧变换器无功极限
4.3.3 双馈风电机组无功极限
4.4 双馈风电场的优化策略
4.4.1 难点分析
4.4.2 机组无功分配算法研究
4.4.3 无功分配策略
4.5 仿真分析
4.5.1 算例1：短路容量比50
4.5.2 算例2：短路容量比15
4.5.3 算例3：机组的恒无功控制和恒电压控制比较
4.6 本章小节
第五章 总结与展望
5.1 本文结论
5.2 未来展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]大规模风电并网无功调控技术综述[J]. 李军徽,毕江林,严干贵,葛延峰,李鸿博,傅予. 电力系统及其自动化学报. 2018(10)
[2]大型混合风电场无功协同控制策略研究[J]. 于昌水. 山东电力技术. 2018(08)
[3]以并网点电压和机端电压平稳性为目标的风电场无功电压协调控制[J]. 蔡游明,李征,蔡旭. 电力自动化设备. 2018(08)
[4]风电场无功电压控制系统运行现状分析及提升措施[J]. 刘京波,宋鹏,吴林林,柳玉,吴宇辉,张扬帆. 中国电力. 2018(08)
[5]风电场内部无功分配优化策略[J]. 李桂丹,王佳琦,靳新悦,张羽. 电力系统及其自动化学报. 2019(07)
[6]双馈风电系统中VRB储能型网侧九开关变换器[J]. 廉茂航,任永峰,韩鹏,任宇,胡志帅. 电工技术学报. 2018(06)
[7]2017年风电并网运行情况[J]. 中国能源. 2018(02)
[8]考虑锁相环的双馈风力发电机组无源控制[J]. 马燕峰,刘海航,俞人楠,刘佳,刘伟东,赵书强. 电工技术学报. 2017(24)
[9]双馈风力发电系统的滑模变结构控制技术[J]. 李培强,邱时严,李欣然,曾小军,周丽英,胡泽. 电力系统及其自动化学报. 2017(08)
[10]风力发电系统中的变流器模型简化方法[J]. 刘诗怡,刘其辉. 可再生能源. 2017(06)
硕士论文
[1]基于DIgSILENT的风电场AVC系统的优化控制策略研究[D]. 乔敏瑞.华北电力大学 2015
[2]并网型风电场的自动电压控制研究[D]. 杨桦.华北电力大学 2011
本文编号：3389688
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景和研究意义
1.1.1 风电发展状况
1.1.2 课题研究的必要性
1.2 国内外研究现状
1.2.1 双馈风电机组模型降阶研究现状
1.2.2 风电场无功电压控制研究现状
1.3 本文主要研究工作
第二章 双馈风电机组系统的小扰动模型
2.1 双馈风电机组系统
2.2 双馈风电机组系统的数学模型
2.2.1 风力机模型
2.2.2 锁相环模型
2.2.3 轴系模型
2.2.4 发电机模型
2.2.5 网侧滤波器
2.2.6 变换器模型
2.2.7 输电线路
2.3 DFIG系统稳定运行点初始化
2.4 DFIG系统的小扰动模型推导
2.5 本章小结
第三章 双馈风电机组电磁/机电暂态时间尺度建模
3.1 双馈风电机组系统模态分析
3.2 双馈风电机组耦合性分析
3.2.1 控制系统状态变量发生扰动
3.2.2 输电线路d轴电流发生扰动
3.2.3 直流侧电压发生扰动
3.2.4 发电机转速发生扰动
3.3 双馈风电机组模型降阶
3.3.1 21 阶简化模型及合理性分析
3.3.2 电磁暂态时间尺度建模
3.3.3 机电暂态时间尺度建模
3.3.4 简化模型选取
3.4 电磁/机电暂态模型仿真分析
3.4.1 风速突变
3.4.2 电压跌落
3.5 本章小结
第四章 双馈风电场的无功电压控制
4.1 双馈风电场无功源分析
4.2 双馈风电场的损耗
4.2.1 变压器损耗分析
4.2.2 集电线损耗分析
4.2.3 双馈异步电机损耗分析
4.3 双馈风电机组的无功极限
4.3.1 发电机无功极限
4.3.2 网侧变换器无功极限
4.3.3 双馈风电机组无功极限
4.4 双馈风电场的优化策略
4.4.1 难点分析
4.4.2 机组无功分配算法研究
4.4.3 无功分配策略
4.5 仿真分析
4.5.1 算例1：短路容量比50
4.5.2 算例2：短路容量比15
4.5.3 算例3：机组的恒无功控制和恒电压控制比较
4.6 本章小节
第五章 总结与展望
5.1 本文结论
5.2 未来展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]大规模风电并网无功调控技术综述[J]. 李军徽,毕江林,严干贵,葛延峰,李鸿博,傅予. 电力系统及其自动化学报. 2018(10)
[2]大型混合风电场无功协同控制策略研究[J]. 于昌水. 山东电力技术. 2018(08)
[3]以并网点电压和机端电压平稳性为目标的风电场无功电压协调控制[J]. 蔡游明,李征,蔡旭. 电力自动化设备. 2018(08)
[4]风电场无功电压控制系统运行现状分析及提升措施[J]. 刘京波,宋鹏,吴林林,柳玉,吴宇辉,张扬帆. 中国电力. 2018(08)
[5]风电场内部无功分配优化策略[J]. 李桂丹,王佳琦,靳新悦,张羽. 电力系统及其自动化学报. 2019(07)
[6]双馈风电系统中VRB储能型网侧九开关变换器[J]. 廉茂航,任永峰,韩鹏,任宇,胡志帅. 电工技术学报. 2018(06)
[7]2017年风电并网运行情况[J]. 中国能源. 2018(02)
[8]考虑锁相环的双馈风力发电机组无源控制[J]. 马燕峰,刘海航,俞人楠,刘佳,刘伟东,赵书强. 电工技术学报. 2017(24)
[9]双馈风力发电系统的滑模变结构控制技术[J]. 李培强,邱时严,李欣然,曾小军,周丽英,胡泽. 电力系统及其自动化学报. 2017(08)
[10]风力发电系统中的变流器模型简化方法[J]. 刘诗怡,刘其辉. 可再生能源. 2017(06)
硕士论文
[1]基于DIgSILENT的风电场AVC系统的优化控制策略研究[D]. 乔敏瑞.华北电力大学 2015
[2]并网型风电场的自动电压控制研究[D]. 杨桦.华北电力大学 2011
本文编号：3389688
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