本文關鍵詞：風電場次同步諧振仿真分析與抑制研究

  更多相關文章： 雙饋風機 次同步諧振 小干擾穩(wěn)定性分析 風電場等值 GCSC 阻尼控制

【摘要】：隨著全球氣候變暖、環(huán)境問題的日益加重,越來越多的人將注意力集中在了可再生能源的利用上面。風能作為儲量龐大的清潔能源,目前正受到廣泛的關注。由于風能分布主要集中在偏遠地區(qū),大量用電負荷又集中在東部沿海地區(qū),這使得跨區(qū)域長距離輸電成為必然趨勢。為了降低輸電過程中的電能損耗,經常在輸電線路中加裝串聯(lián)補償電容,提高輸電容量,降低線路損耗。含串補的輸電線路有引起次同步諧振的可能,危及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。目前雙饋是風力發(fā)電主要機型,實際投入運行過程中發(fā)現(xiàn)了有串補引起次同步諧振現(xiàn)象。文章基于次同步諧振第一標準模型搭建了風電場研究的一種模型。根據(jù)李雅普諾夫小干擾穩(wěn)定性分析方法,在Matlab/Simulink仿真平臺上搭建了所研究系統(tǒng)模型,并求取了特征矩陣的特征值,用于分析串補度與系統(tǒng)穩(wěn)定性的關系。同時在PSCAD/EMTDC暫態(tài)仿真軟件上進行了驗證分析。研究表明,隨著串補度的提升,系統(tǒng)誘發(fā)次同步諧振的可能性就越高,而且高串補度引發(fā)次同步諧振的原因為發(fā)生了感應發(fā)電機效應。對含雙饋風電場的研究大多是將一定數(shù)量的發(fā)電機等效為一臺等值機,而大多數(shù)等效原理是認為風速相同,即可以將所有風機進行簡單的疊加,這種理想研究與實際現(xiàn)場情況誤差較大。本文根據(jù)風輪機原理提出一種等值風速的概念,在此基礎上提出一種新的建立風電場等值模型的方法。對同一風電場在相同和不同運行狀況下的等值機模型進行了穩(wěn)態(tài)分析和動態(tài)分析,并與風電場詳細模型進行比較,驗證模型的適應性。研究表明,通過等值風速構造等值機模型的方法對于系統(tǒng)靜態(tài)分析和部分動態(tài)行為是適用的,但是對于系統(tǒng)次同步諧振的研究還需要進一步改造,將風機按不同風速進行劃分,構造系統(tǒng)的詳細模型。門極可控串聯(lián)電容器(GCSC)是柔性交流輸電裝置家族中的重要一員,本文介紹了GCSC的原理,常規(guī)運行方式和控制器結構。詳細分析了GCSC的諧波情況,比較研究了GCSC開、閉環(huán)控制模式下對次同步諧振的抑制效果。發(fā)現(xiàn)采用期望阻抗值作為控制目標不能最大程度上降低次同步諧振的風險。文章隨后提出了采用附加阻尼的控制策略,將發(fā)電機轉速或線路電流作為輸入控制信號。通過電氣阻尼分析發(fā)現(xiàn)采用線路電流作為輸入控制信號能夠有更好的抑制效果。為了驗證這一分析的正確性,文章隨后分別就兩種不同輸入控制信號進行了仿真分析,仿真結果與理論分析一致。
【關鍵詞】：雙饋風機 次同步諧振 小干擾穩(wěn)定性分析 風電場等值 GCSC 阻尼控制
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 課題研究意義及背景11-12
• 1.2 國內外的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 風電場次同步諧振的研究內容13-15
• 1.4 次同步諧振分析方法15-18
• 1.5 次同步諧振的抑制措施18-20
• 1.6 本文的主要工作20-22
• 第2章 雙饋風機輸電系統(tǒng)模型與次同步諧振分析22-39
• 2.1 前言22
• 2.2 小干擾穩(wěn)定性簡介22-24
• 2.3 待研究系統(tǒng)介紹24
• 2.4 雙饋風電場系統(tǒng)模型24-34
• 2.4.1 空氣動力學模型24-25
• 2.4.2 轉子軸系系統(tǒng)25-27
• 2.4.3 感應發(fā)電機模型27-30
• 2.4.4 變頻器模型30-32
• 2.4.5 直流電容模型32-33
• 2.4.6 串補輸電線模型33-34
• 2.5 全系統(tǒng)狀態(tài)方程34-35
• 2.6 小干擾穩(wěn)定性分析35-37
• 2.7 仿真分析37
• 2.8 本章小結37-39
• 第3章 風電場等值仿真模型研究與穩(wěn)定性分析39-51
• 3.1 引言39
• 3.2 系統(tǒng)模型39-45
• 3.2.1 等值風輪機模型39-41
• 3.2.2 等值網絡模型41-45
• 3.3 待研究模型45-46
• 3.4 仿真驗證46-50
• 3.5 本章小結50-51
• 第4章 GCSC抑制風電場次同步諧振的研究51-62
• 4.1 引言51
• 4.2 GCSC模型與控制結構51-55
• 4.2.1 GCSC模型51-52
• 4.2.2 GCSC控制器結構52-53
• 4.2.3 GCSC等效基波電抗53-54
• 4.2.4 GCSC諧波分析54-55
• 4.3 GCSC抑制風電場次同步諧振的原理55
• 4.4 GCSC抑制次同步諧振研究55-61
• 4.4.1 開環(huán)控制對次同步諧振的抑制研究55-57
• 4.4.2 閉環(huán)控制對次同步諧振的抑制研究57-58
• 4.4.3 系統(tǒng)電氣阻尼分析58-60
• 4.4.4 閉環(huán)控制抑制次同步諧振仿真分析60-61
• 4.5 本章小結61-62
• 結論與展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果69

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本文編號：708461