大型风电场群的无功电压协调控制策略研究

发布时间：2017-09-22 07:14

  本文关键词：大型风电场群的无功电压协调控制策略研究

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【摘要】：随着风力发电技术的进步,风力发电行业得到了迅猛发展,风电并网规模进一步扩大,但大规模的风电并网也给电力系统带来了许多新问题。大型风电场群的出力波动会引起电网电压波动,其中接入点电压的波动问题尤为突出。双馈型风电机组以其变速恒频运行特性、能够参与系统的无功功率调节等一系列优势得到了越来越多的青睐。但是目前针对大型双馈风电场群多种无功补偿装置参与的无功电压协调控制策略的研究较少,并且适用于大型双馈风电场无功调节研究的等值模型也需要进一步的研究。针对以上问题,本文首先建立了含风速、风力机、发电机模型及换流器控制模型的双馈风电的数学模型。在此基础上,研究了双馈风机的动态无功出力特性以及双馈风机的无功出力范围。同时研究了并联电容器和静止同步补偿器的补偿原理及无功补偿特性,并且建立了静止同步补偿器的控制模型。对于大型双馈风电场的等值模型,本文首先分析了风电场的典型拓扑结构,并基于尾流效应的Jensen模型对风电场进行机群划分,之后利用改进的容量加权等值法对风电场进行等值建模。最后,基于双馈风机、并联电容器和静止同步补偿器的无功出力特性以及双馈风电场等值模型,提出了包含以上三种无功补偿装置的针对风电场群集中接入点的两层分阶段无功电压协调控制策略,主要包括基于风速预测数据的电容器投切、基于无功电压灵敏度的风电场间无功分配以及双馈风机和静止同步补偿器间的无功再分配三个部分。并采用所建立的双馈风电场等值模型进行计算和仿真研究,验证了所提无功电压控制策略的有效性与适用性。
【关键词】：风电场群 双馈风机 无功特性 等值模型 无功电压控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 课题研究目的与意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-15
• 1.3.1 国内外风电的发展现状11-12
• 1.3.2 国内外风电场等值的研究现状12-13
• 1.3.3 国内外风电场无功电压控制的研究现状13-15
• 1.4 本文的研究思路15-17
• 第2章 双馈型风电机组模型17-29
• 2.1 双馈风机的基本原理与运行区域17-20
• 2.1.1 双馈风机的基本原理17-18
• 2.1.2 双馈风机的运行区域18-20
• 2.2 风速模型及风力机模型20-23
• 2.2.1 风速模型20-21
• 2.2.2 风力机模型21-23
• 2.3 双馈风机的发电机模型23-25
• 2.3.1 发电机的动态模型23-24
• 2.3.2 发电机的静态模型24-25
• 2.4 双馈风机的PWM换流器模型25-28
• 2.4.1 转子侧换流器矢量控制26-27
• 2.4.2 电网侧换流器矢量控制27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 双馈风机和无功补偿装置的无功特性29-47
• 3.1 双馈风机的无功出力研究29-36
• 3.1.1 双馈风机的功率流动分析29-30
• 3.1.2 双馈风机的无功出力控制30-31
• 3.1.3 双馈风机的无功调控范围分析31-36
• 3.2 无功补偿装置的无功特性研究36-41
• 3.2.1 并联电容器组的无功特性37
• 3.2.2 静止同步补偿器的无功特性37-41
• 3.3 双馈风机和静止同步补偿器的无功特性仿真41-46
• 3.3.1 双馈风机在PSCAD下的无功出力极限仿真42-44
• 3.3.2 静止同步补偿器在PSCAD下的无功特性仿真44-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 双馈型风电场等值模型的研究47-58
• 4.1 风电场的拓扑结构和机群划分47-51
• 4.1.1 风电场的拓扑结构47-48
• 4.1.2 尾流效应48-49
• 4.1.3 基于Jensen模型的机群划分49-51
• 4.2 风电场的等值方法51-52
• 4.2.1 容量加权等值法51
• 4.2.2 改进的容量加权等值法51-52
• 4.3 双馈型风电场等值模型的计算与仿真52-57
• 4.3.1 转速参考值和机组参数的等值52-53
• 4.3.2 风电机组换流器参数的等值53
• 4.3.3 风电机组出口变压器的等值53-54
• 4.3.4 风电场集电系统的等值54-55
• 4.3.5 风电场等值模型在PSCAD下的出力仿真55-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 风电场群的无功电压控制策略及仿真58-73
• 5.1 两层分阶段无功补偿设备协调控制策略58-63
• 5.1.1 基于风速预测数据的并联电容器组控制58-60
• 5.1.2 基于无功电压灵敏度的风电场间无功分配60-62
• 5.1.3 DFIG与STATCOM间的无功再分配62-63
• 5.2 控制策略的仿真计算63-71
• 5.2.1 实际仿真模型63-64
• 5.2.2 风速变化引起的接入点电压波动仿真64-68
• 5.2.3 负荷变化引起的接入点电压波动仿真68-71
• 5.3 本章小结71-73
• 第6章 结论与展望73-75
• 参考文献75-80
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作80-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：899465