【摘要】：對于負荷波動較為嚴重、短路頻發(fā)的受端系統(tǒng)而言,電壓穩(wěn)定問題日益凸顯,電網的安全穩(wěn)定運行面臨巨大挑戰(zhàn)。位于受端電網的可變速抽水蓄能機組的容量大、調節(jié)速度快且可四象限運行,可以作為動態(tài)無功電源靈活地參與受端系統(tǒng)調壓調相。本文將對雙饋式可變速抽水蓄能機組的無功特性基礎理論進行研究,針對并網運行機組提高受端電網的電壓穩(wěn)定性這一問題進行理論分析和仿真驗證。本文首先在論述雙饋式可變速抽水蓄能機組的運行原理及控制方案的基礎上,建立了水泵水輪機數學模型、雙饋電機的機電暫態(tài)模型以及變流器和調速器的控制模型,詳細分析了水泵水輪機與機組之間的動態(tài)變化過程�；贛ATLAB/Simulink建立雙饋式可變速抽水蓄能機組仿真模型,分析研究了轉速、電網電壓和頻率變化時機組和電網的運行特性,驗證了該系統(tǒng)的機電暫態(tài)特性和調頻、調速及調壓特性。本文探討了一種基于V形曲線分析雙饋式可變速抽水蓄能機組定子側無功特性及調節(jié)機理的方法,并分別討論負荷波動及三相短路故障時可變速抽水蓄能機組的無功補償作用對受端電網的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性影響。根據雙饋電機的等效電路和數學模型,分析了不同運行工況下可變速機組各電氣量的相量關系,得到了定子電流隨轉子電壓變化的V形曲線�；赩形曲線法分別討論了發(fā)電模式及電動模式下無功功率的輸出特性,并分析了轉差率變化對雙饋機組無功功率輸出的影響。最后,基于MATLAB/Simulink搭建受端系統(tǒng)仿真平臺,分別通過設置短路以及負荷突變暫態(tài)變化,模擬系統(tǒng)的電壓暫態(tài)變化,對比雙饋式可變速抽水蓄能機組并網前后對受端系統(tǒng)暫態(tài)電壓的變化情況。仿真結果表明,V形曲線法分析雙饋異步電機無功特性直觀有效,可變速抽水蓄能機組的無功補償作用在改善受端電網暫態(tài)電壓穩(wěn)定性方面具有重要作用。
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM712;TV743
【圖文】：

并建立其在同步旋轉坐標系下的數學模型，為后續(xù)研究奠定理論基礎。逡逑２．１運行原理逡逑雙饋式可變速抽水蓄能的系統(tǒng)結構如圖２－１所示。雙饋電機與水泵水輪機機逡逑械連接，實現機械功率傳動。雙饋電機的定子側和轉子側均能與電網進行能量交逡逑換：雙饋電機的定子側與電網直接相連，轉子側經幅值、相位、頻率均可調節(jié)的逡逑ＡＣ／ＤＣ／ＡＣ三相電壓源變流器（勵磁電源）與電網相連。變流器僅承擔轉差功率，逡逑是雙饋電機電氣控制的核心，使機組機械與電氣之間的剛性連接變?yōu)槿嵝赃B接，逡逑因而機組具有較快的響應速度和變速恒頻運行能力［４１＿４３］。逡逑電動／發(fā)電機逡逑Ｒ＋ｊｃ0Ｌ邋ｊ邋＾ｎ邐￣￣ｊ—１邐ｖ邋Ｐｒ邋Ｑｒ逡逑Ｌ邋ＡＴＴ邋Ａ逡逑ｙ邋ｔ邐ｙ邋￣￣逡逑網側變流器邐機側變流器逡逑圖２－１雙饋可變速抽水蓄能電站拓撲結構逡逑可逆式水泵水輪機是目前抽水蓄能電站中最為常用的兩機式機組，可作為變逡逑速機組中機電能量轉換的核心設備。傳統(tǒng)抽水蓄能中的可逆式水栗水輪機在發(fā)電逡逑模式下運行于活動導葉，在電動模式下則運行于固定導葉，在系統(tǒng)中可以看做一逡逑個固定負荷，因此常速抽水蓄能電站的運行效率低、調速范圍小�？勺兯俪樗铄义夏軝C組中的可逆式水泵水輪機均可根據實際情況對導葉開度和轉速進行調節(jié)

２．２．２電動模式逡逑當可變機組工作于電動模式下，雙饋電機帶動水泵旋轉，將電能轉換為機械逡逑能，由電網提供轉子旋轉動能，其總體控制方案如圖２－３所示。逡逑電動模式與發(fā)電模式的差異在于機組轉速變化的旋轉動能由電網提供，因此逡逑電機有功控制時需要考慮轉速偏差的影響。首先將轉速偏差補償到原有功率參考逡逑值上，然后將其與電網實際值相比較送入自動電流調節(jié)器，使可變機組根據轉速逡逑要求及功率指令迅速調整。另一方面，根據水泵的最優(yōu)功率特性曲線，得到轉速逡逑參考值，通過水泵調速器將該轉速與實際轉速相比較，經導葉開度調整，水泵的逡逑機械轉速達到指令值。逡逑上述動態(tài)變化過程中，機組轉速變化所需動能由電網提供，電機通過電磁功逡逑率改變優(yōu)先調整轉速，轉速實現穩(wěn)定后通過轉子電流迅速調整機組電磁功率，因逡逑此電動模式采用轉速優(yōu)先原則［２（）］。逡逑９逡逑

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