面向风电低电压穿越的SMES-FCL控制策略与容量优化
发布时间：2021-11-04 21:13
双馈异步发电机系统是近年来应用最广泛的并网型风力发电系统,但存在低电压穿越能力弱和输出功率不稳定两大问题。由于超导储能—限流系统（SMES-FCL）具备储能和限流的双重功能,稳态时可通过SMES快速储能的功能平抑风电功率波动,系统故障时可结合SFCL限流的作用减小常规SMES改善低电压穿越所需储能容量,提高超导磁体利用率,为提高风电系统并网能力提供了新思路。本文围绕SMES-FCL提高风电低电压穿越的相关问题进行研究。针对双馈异步发电机的低电压穿越问题,建立适用于低电压特性分析的电磁暂态模型,研究电网发生不同故障工况时双馈风电机组的动态特性。结合低电压穿越技术要求,从适用性和经济性等方面对现有的低电压穿越方案对比分析,提出进行SMES-FCL的控制策略与容量优化研究。首先,研究SMES-FCL应用于双馈风电并网系统的配置方式和工作特性,针对双馈风电系统的时变性以及SMES-FCL的非线性特性,提出将模糊PI控制策略引入SMES-FCL的变流器控制系统,并实现与斩波器的协调控制。在MATLAB/Simulink环境下建立含SMES-FCL的双馈风电并网系统仿真模型,分别对电网正常运行和外...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 风力发电及其并网技术
1.2.1 并网型风力发电系统
1.2.2 风电并网技术
1.3 超导电力技术
1.3.1 超导材料及特性
1.3.2 超导磁储能系统
1.3.3 超导故障限流器
1.3.4 超导变压器
1.3.5 超导电机
1.3.6 超导电缆
1.4 超导电力技术在风电并网中应用的研究现状
1.5 论文的主要工作
第二章 双馈异步发电机低电压特性分析
2.1 双馈异步发电机系统
2.2 电磁暂态模型
2.3 电网故障时的暂态特性
2.3.1 电网电压对称跌落
2.3.2 电网电压不对称跌落
2.3.3 双馈异步发电机暂态特性分析
2.4 双馈异步发电机的低电压穿越
2.4.1 低电压穿越
2.4.2 低电压穿越技术要求
2.4.3 需要解决的技术问题
2.5 本章小结
第三章 SMES-FCL系统及其运行特性分析
3.1 SMES-FCL系统
3.1.1 SMES-FCL系统构成
3.1.2 SMES-FCL系统配置
3.2 SMES-FCL工作特性分析
3.2.1 电网正常运行的工作特性
3.2.2 电网发生故障的工作特性
3.3 SMES-FCL的仿真模型
3.4 本章小结
第四章 SMES-FCL系统控制策略优化
4.1 SMES-FCL系统控制策略
4.1.1 SMES-FCL控制策略的选择
4.1.2 斩波器控制
4.1.3 变流器Fuzzy-PI控制
4.2 SMES-FCL的模糊PI控制
4.2.1 Fuzzy-PI控制策略
4.2.2 Fuzzy-PI控制设计
4.3 算例研究
4.3.1 算例
4.3.2 风电功率波动的平抑分析
4.3.3 DFIG低电压穿越能力的改善分析
4.4 本章小结
第五章 SMES-FCL系统磁体初始储能容量优化
5.1 优化模型
5.2 优化算法
5.2.1 多目标优化方法
5.2.2 NSGA-Ⅱ算法
5.3 算例研究
5.3.1 SMES-FCL磁体初始容量优化分析
5.3.2 SMES-FCL与SMES性能对比分析
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
个人简况及联系方式
【参考文献】：
期刊论文
[1]张北地区风电汇集区域风机脱网问题探讨[J]. 杜剑行,朱冬雪. 华北电力技术. 2017(09)
[2]面向风电并网运行稳定性的SMES-FCL控制策略研究[J]. 谭逸雪,苏小林,米警伟,李丹丹,曲彤. 南方电网技术. 2017(07)
[3]利用DFIG无功能力的分散式风电并网有功最大控制策略研究[J]. 张晓朝,段建东,石祥宇,王开宇,董宇鹏,慕腾,闫富平,陈鲁鹏. 中国电机工程学报. 2017(07)
[4]超导储能系统的研究现状及应用前景[J]. 郭文勇,张京业,张志丰,邱清泉,张国民,林良真,肖立业. 科技导报. 2016(23)
[5]提升低电压穿越能力的功率型储能系统容量配置及控制策略[J]. 田利,张阳,李德鑫. 电力建设. 2016(08)
[6]基于氢储能技术的双馈风力发电系统基本架构及其建模[J]. 袁铁江,董小顺,张增强,关宇航,梅生伟. 高电压技术. 2016(07)
[7]中长期风电功率的多气象变量模型组合预测方法[J]. 欧阳庭辉,查晓明,秦亮,熊一,黄鹤鸣. 电网技术. 2016(03)
[8]SMES用于双馈发电机故障穿越的研究[J]. 刘金虹,张辉,李洁,杨秉翰,闵阳. 电工技术学报. 2015(22)
[9]面向风电场的超导限流-储能系统[J]. 郭文勇,戴少涛,王海风,王玉平. 电力系统自动化. 2015(14)
[10]双馈电机并网前参数优化[J]. 谢钊文,呼小亮,李学锋. 电气传动. 2015(03)
博士论文
[1]静止桥接储能装置在电力系统稳定控制中的应用研究[D]. 施啸寒.华中科技大学 2015
[2]双馈风力发电系统控制策略研究[D]. 刘晋.华北电力大学 2014
[3]双馈感应风力发电机特殊运行工况下励磁控制策略的研究[D]. 向大为.重庆大学 2006
硕士论文
[1]风电场的动态无功补偿技术研究[D]. 叶飞.安徽工业大学 2017
[2]超导故障限流器对电力系统暂态稳定的影响研究[D]. 钱滢锋.东南大学 2015
[3]双馈式风力发电系统的模糊PI控制策略研究[D]. 卜志东.湖南科技大学 2014
[4]组合式无功补偿控制策略研究[D]. 王思宇.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于超导储能的动态电压跌落补偿策略的研究[D]. 毛振鹏.兰州理工大学 2013
[6]风电场有功优化控制策略研究[D]. 李聪.华北电力大学 2013
[7]双馈风电机组与电池储能设备的有功功率协调控制研究[D]. 尹远.重庆大学 2012
[8]SMES提高双馈感应发电机低电压穿越能力的仿真研究[D]. 钟小千.华中科技大学 2012
[9]电弧炉TSC+STATCOM无功补偿方式的控制系统研究[D]. 郝子新.中南大学 2010
[10]双馈风力发电机组的建模及其并网研究[D]. 程昱舒.太原理工大学 2010
本文编号：3476423
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 风力发电及其并网技术
1.2.1 并网型风力发电系统
1.2.2 风电并网技术
1.3 超导电力技术
1.3.1 超导材料及特性
1.3.2 超导磁储能系统
1.3.3 超导故障限流器
1.3.4 超导变压器
1.3.5 超导电机
1.3.6 超导电缆
1.4 超导电力技术在风电并网中应用的研究现状
1.5 论文的主要工作
第二章 双馈异步发电机低电压特性分析
2.1 双馈异步发电机系统
2.2 电磁暂态模型
2.3 电网故障时的暂态特性
2.3.1 电网电压对称跌落
2.3.2 电网电压不对称跌落
2.3.3 双馈异步发电机暂态特性分析
2.4 双馈异步发电机的低电压穿越
2.4.1 低电压穿越
2.4.2 低电压穿越技术要求
2.4.3 需要解决的技术问题
2.5 本章小结
第三章 SMES-FCL系统及其运行特性分析
3.1 SMES-FCL系统
3.1.1 SMES-FCL系统构成
3.1.2 SMES-FCL系统配置
3.2 SMES-FCL工作特性分析
3.2.1 电网正常运行的工作特性
3.2.2 电网发生故障的工作特性
3.3 SMES-FCL的仿真模型
3.4 本章小结
第四章 SMES-FCL系统控制策略优化
4.1 SMES-FCL系统控制策略
4.1.1 SMES-FCL控制策略的选择
4.1.2 斩波器控制
4.1.3 变流器Fuzzy-PI控制
4.2 SMES-FCL的模糊PI控制
4.2.1 Fuzzy-PI控制策略
4.2.2 Fuzzy-PI控制设计
4.3 算例研究
4.3.1 算例
4.3.2 风电功率波动的平抑分析
4.3.3 DFIG低电压穿越能力的改善分析
4.4 本章小结
第五章 SMES-FCL系统磁体初始储能容量优化
5.1 优化模型
5.2 优化算法
5.2.1 多目标优化方法
5.2.2 NSGA-Ⅱ算法
5.3 算例研究
5.3.1 SMES-FCL磁体初始容量优化分析
5.3.2 SMES-FCL与SMES性能对比分析
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
个人简况及联系方式
【参考文献】：
期刊论文
[1]张北地区风电汇集区域风机脱网问题探讨[J]. 杜剑行,朱冬雪. 华北电力技术. 2017(09)
[2]面向风电并网运行稳定性的SMES-FCL控制策略研究[J]. 谭逸雪,苏小林,米警伟,李丹丹,曲彤. 南方电网技术. 2017(07)
[3]利用DFIG无功能力的分散式风电并网有功最大控制策略研究[J]. 张晓朝,段建东,石祥宇,王开宇,董宇鹏,慕腾,闫富平,陈鲁鹏. 中国电机工程学报. 2017(07)
[4]超导储能系统的研究现状及应用前景[J]. 郭文勇,张京业,张志丰,邱清泉,张国民,林良真,肖立业. 科技导报. 2016(23)
[5]提升低电压穿越能力的功率型储能系统容量配置及控制策略[J]. 田利,张阳,李德鑫. 电力建设. 2016(08)
[6]基于氢储能技术的双馈风力发电系统基本架构及其建模[J]. 袁铁江,董小顺,张增强,关宇航,梅生伟. 高电压技术. 2016(07)
[7]中长期风电功率的多气象变量模型组合预测方法[J]. 欧阳庭辉,查晓明,秦亮,熊一,黄鹤鸣. 电网技术. 2016(03)
[8]SMES用于双馈发电机故障穿越的研究[J]. 刘金虹,张辉,李洁,杨秉翰,闵阳. 电工技术学报. 2015(22)
[9]面向风电场的超导限流-储能系统[J]. 郭文勇,戴少涛,王海风,王玉平. 电力系统自动化. 2015(14)
[10]双馈电机并网前参数优化[J]. 谢钊文,呼小亮,李学锋. 电气传动. 2015(03)
博士论文
[1]静止桥接储能装置在电力系统稳定控制中的应用研究[D]. 施啸寒.华中科技大学 2015
[2]双馈风力发电系统控制策略研究[D]. 刘晋.华北电力大学 2014
[3]双馈感应风力发电机特殊运行工况下励磁控制策略的研究[D]. 向大为.重庆大学 2006
硕士论文
[1]风电场的动态无功补偿技术研究[D]. 叶飞.安徽工业大学 2017
[2]超导故障限流器对电力系统暂态稳定的影响研究[D]. 钱滢锋.东南大学 2015
[3]双馈式风力发电系统的模糊PI控制策略研究[D]. 卜志东.湖南科技大学 2014
[4]组合式无功补偿控制策略研究[D]. 王思宇.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于超导储能的动态电压跌落补偿策略的研究[D]. 毛振鹏.兰州理工大学 2013
[6]风电场有功优化控制策略研究[D]. 李聪.华北电力大学 2013
[7]双馈风电机组与电池储能设备的有功功率协调控制研究[D]. 尹远.重庆大学 2012
[8]SMES提高双馈感应发电机低电压穿越能力的仿真研究[D]. 钟小千.华中科技大学 2012
[9]电弧炉TSC+STATCOM无功补偿方式的控制系统研究[D]. 郝子新.中南大学 2010
[10]双馈风力发电机组的建模及其并网研究[D]. 程昱舒.太原理工大学 2010
本文编号：3476423
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