双馈风电机组并网对电压稳定性影响研究

发布时间：2017-09-08 04:16

  本文关键词：双馈风电机组并网对电压稳定性影响研究

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【摘要】：随着风力发电并网容量的逐年增加,大规模风电并网对电网的稳定性影响已不容忽视。因此,对风电机组并网引起的电网电压稳定问题和故障穿越能力的研究有着重要的现实意义。本文利用电力系统分析软件(Power System Analysis Toolbox,PSAT)和PSCAD/EMTDC实验仿真平台,针对双馈式风电机组(Doubly-fed Induction Generator,DFIG)对电网静态电压稳定性及其暂态穿越能力展开研究工作。主要工作在如下三个方面:(1)基于PSAT搭建了包含等效DFIG风电场的New England 10机39节点系统,采用模态分析方法,研究了DFIG在不同接入位置和不同电气距离情况下对电力系统静态电压稳定性的影响。仿真分析表明:DFIG接入重负荷区域有助于提高系统的静态电压稳定性;与主电网的电气距离的增大会降低风电场及附近区域的静态电压稳定性,其影响效果因接入位置的不同会出现差异。(2)基于PSCAD/EMTDC建立了包含撬棒(Crowbar)保护电路的DFIG单机模型,为有效评估DFIG的暂态行为,分析了电网故障期间撬棒投入后的机组定转子电流特性,分析了两种典型撬棒控制策略下的机组动态响应,提出了一个评价机组动态响应的指标函数,比较分析仿真结果,得出了DFIG在不同电压跌落深度情况下的实现低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)的撬棒优化控制策略。(3)基于PSCAD/EMTDC建立了DFIG等效风电场群,针对现有风电场存在的暂态弱生存性问题,综合考虑DFIG、低电压保护电路和无功补偿设备,对风电场实现故障穿越的控制策略进行优化。分析了风电机组的稳态无功输出和故障暂态时保护电路作用下的无功输出能力,以及风电场无功补偿设备的暂态动作特性。针对故障时机端电压的不同变化时段,提出了综合考虑各个元件的动态性能的优化控制策略,通过进行算例仿真,验证了该方法的合理性与可行性。
【关键词】：风力发电 双馈风电机组 模态分析 Crowbar电路 直流卸荷电路 低电压穿越 风电场等效 电压稳定
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614;TM712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 选题背景与研究意义9-14
• 1.1.1 风力发电国外的发展情况10-11
• 1.1.2 风力发电国内的发展情况11-12
• 1.1.3 风力发电并网的研究现状12-14
• 1.2 风电并网对电网电压稳定性的影响14-16
• 1.2.1 大电网的稳定性问题14-15
• 1.2.2 双馈风电场对电网电压稳定性的影响15-16
• 1.3 风电场的故障穿越问题16-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-20
• 第2章 双馈风电机组的数学模型20-31
• 2.1 双馈风电机组的运行原理20-23
• 2.1.1 双馈风电机组基本机构20-21
• 2.1.2 双馈风电机组的运行原理21-23
• 2.2 双馈风电机组的数学模型23-25
• 2.3 双馈风电机组的变频器数学模型25-28
• 2.4 仿真实验平台选择28-30
• 2.4.1 PSCAD/EMTDC的功能和应用28-29
• 2.4.2 PSAT的功能和应用29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 双馈风电场对电网静态电压稳定性的分析31-39
• 3.1 DFIG风电场等效模型的建立31-32
• 3.2 静态电压稳定的模态分析方法32-33
• 3.3 New England 39节点系统结构及模态分析33-35
• 3.4 仿真算例35-38
• 3.4.1 不同并网位置的仿真算例35-36
• 3.4.2 不同电气距离的仿真算例36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 双馈风机的低电压穿越分析39-47
• 4.1 DFIG的故障暂态电流分析39-41
• 4.2 DFIG的撬棒阻值的优化选择41-42
• 4.3 基于撬棒的LVRT优化控制策略分析42-46
• 4.3.1 机端电压跌幅较小的Crowbar控制43-45
• 4.3.2 机端电压跌幅较大的Crowbar控制45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第5章 DFIG风电场的故障穿越控制策略优化47-53
• 5.1 风电场故障穿越控制的基本思路47-48
• 5.2 风电场故障穿越优化控制策略48-49
• 5.2.1 双馈风电场的故障穿越策略48-49
• 5.2.2 无功补偿设备49
• 5.3 故障穿越的整体控制策略49-51
• 5.4 仿真分析51-52
• 5.4.1 风电场模型51
• 5.4.2 故障算例仿真51-52
• 5.5 本章小结52-53
• 结论53-55
• 主要工作53
• 今后进一步研究工作展望53-55
• 参考文献55-60
• 致谢60-61
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录61-62
• 附录B 攻读学位期间参与的科研项目62-63
• 附录C 附表63

【参考文献】

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本文编号：811820