基于双馈风力发电机的风电系统高电压脱网问题研究

发布时间：2017-09-22 00:33

  本文关键词：基于双馈风力发电机的风电系统高电压脱网问题研究

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【摘要】：近年来,并网风电场的故障生存性问题得到了国内外政府及学术机构的广泛关注。国内外学者针对风电场低电压穿越能力的提高已经进行了充分研究,实践证明,经过低电压穿越能力改造的风电场的脱网事故发生概率大大被降低。与此相比,关于风电场高电压穿越的研究并不充分,风电场由于高电压脱网的事故仍时有发生,故高电压脱网问题是目前风电场生存性面临的主要问题;因此,为了进一步增强风电场的故障穿越能力,对风电场高电压脱网问题的研究十分必要。本文即分别从增强风电机组高电压穿越能力,以及改进场内无功-电压控制策略两方面入手,意图解决风电场高电压脱网问题。本文首先介绍了双馈风电机组的基本结构和工作原理,建立了其在同步旋转坐标系下的数学模型,并分析了网侧及转子侧变流器的控制系统,指出双馈机组可以实现四象限运行,应该充分发挥其无功调节能力,使其在故障期间对电网提供无功支撑。本文针对双馈风电机组高电压穿越能力不足的问题,在量化其网侧变流器与定子侧的无功功率输出能力的基础上,提出了一种与电网电压相适应的考虑双馈风机动态无功支撑能力的HVRT策略,即轻度电压骤升故障时利用无功支撑实现穿越、深度电压骤升故障时结合硬件保护装置投入实现穿越,并通过PSCAD/EMTDC仿真验证了其有效性;此HVRT策略可以在现有双馈机组硬件条件下,充分发挥双馈机组的动态无功调节能力,显著提高其在电网电压骤升期间的生存性,减少DC chopper及Crowbar电路的投入,从而延长风电功率的可控时间,使其在高电压故障期间向电网提供无功支撑。另外本文针对风电场中无功补偿设备动态响应能力不足带来的高电压脱网现象,将典型的风电场脱网事故链进行复现,深入展现风电场电压无功问题的演化机理,在此基础上对STACOM装置的控制方式进行改进,并提出基于AVC系统预测的主动式STACOM电压调整策略,此策略通过引入延时闭锁的旁路控制模块,使故障切除瞬间STACOM的控制叠加一个反向无功补偿信号,从而避免故障切除后的过补偿带来的高电压问题;最后在EMTDC/PSCAD中搭建的风电并网系统中得到了仿真验证。
【关键词】：风电场 双馈风力发电机 高电压穿越 STACOM 无功电压控制
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 风电场高电压脱网问题研究现状11-14
• 1.3 本文主要内容及章节安排14-16
• 2 双馈风电机组的基本原理16-24
• 2.1 双馈风电机组的工作原理16-19
• 2.2 双馈风电机组的数学模型19-21
• 2.3 双馈风电机组PWM变流器控制系统21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 适应电网电压的基于双馈风机动态无功支撑的HVRT策略24-45
• 3.1 电网电压骤升期间风电机组暂态特性及其仿真分析24-29
• 3.2 双馈风机无功支撑能力量化分析29-31
• 3.3 考虑双馈风机无功支撑能力的高电压穿越策略31-38
• 3.4 与电网电压相适应的改进高电压穿越策略研究38-43
• 3.5 本章小结43-45
• 4 基于预测的风电场主动式电压调整策略研究45-62
• 4.1 风电场的电压无功控制技术45-49
• 4.2 大规模风电场故障穿越中的无功设备行为分析49-54
• 4.3 对风电场集电母线STATCOM内部控制方式的改进研究54-58
• 4.4 基于AVC系统预测的主动式STATCOM电压调整策略58-60
• 4.5 总结60-62
• 5 总结与展望62-65
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70

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本文编号：897792