隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)能源的依賴度也越來越高,與此同時(shí)化石能源的大量開采也帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題。化石能源是不可再生資源,所以人們把目光轉(zhuǎn)向了可再生能源;而風(fēng)能作為一種可再生的能源,在全世界都有著巨大的蘊(yùn)藏量,其可再生、無污染等特性,使風(fēng)力發(fā)電成為全球可再生能源的發(fā)展方向之一。風(fēng)力發(fā)電在我國經(jīng)濟(jì)中的地位提升,使我國的風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量有了較快的發(fā)展,也對(duì)風(fēng)電發(fā)電的要求越來越高,由于我國的風(fēng)電技術(shù)研究相對(duì)于歐洲等地區(qū),風(fēng)電技術(shù)的基礎(chǔ)薄弱,雖然在過去的數(shù)十年內(nèi),我國掌握了多項(xiàng)核心技術(shù),但仍然存在一些問題:風(fēng)電機(jī)組高端技術(shù)大多掌握在歐洲等國家。此外,由于風(fēng)能資源具有高度的隨機(jī)波動(dòng)性和間歇性,大規(guī)模風(fēng)電接入會(huì)對(duì)電網(wǎng)平衡、電網(wǎng)安全、電能質(zhì)量等帶來諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。常規(guī)風(fēng)電場更多關(guān)注風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行所要求的并網(wǎng)電壓穩(wěn)定性,嚴(yán)重影響了資源的充分利用和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。我國現(xiàn)有發(fā)電的風(fēng)機(jī)機(jī)型大多數(shù)為異步風(fēng)電機(jī)組,存在著無功功率輸出能力不足、維護(hù)工作量大等問題。德國VOITH TURBO公司于2006年首先成功研制出前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組(front-end speed controlled wind generator,FSCWT)樣機(jī),前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)和控制技術(shù)能夠使風(fēng)電場具備與常規(guī)發(fā)電廠類似的特性,最大限度地滿足發(fā)電性能和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行兩方面的要求。因此,在2012年將FSCWT引進(jìn)消化、吸收,在整機(jī)控制技術(shù)、零部件匹配與調(diào)試技術(shù)、系統(tǒng)布局與優(yōu)化技術(shù)以及系統(tǒng)的安全性、可靠性、可維性評(píng)估等方面取得了一些成果。FSCWT調(diào)速的方式與常規(guī)的雙饋風(fēng)電機(jī)組不同,采用以液力變矩柔性傳動(dòng)取代剛性傳動(dòng)模式,該型機(jī)組省去了風(fēng)電機(jī)組的變頻裝置,具有較高的可靠性、維護(hù)量少等特點(diǎn),并解決了常規(guī)風(fēng)電機(jī)組存在的低電壓穿越能力不足的問題。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)在掌握FSCWT機(jī)型的機(jī)理基礎(chǔ)上,對(duì)機(jī)組的控制系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行了闡述,建立含前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組風(fēng)電場的并網(wǎng)模型,并確定采用3節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)模型分析并網(wǎng)穩(wěn)定性問題。(2)介紹分岔理論中的分岔現(xiàn)象,并對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中的靜分岔與動(dòng)分岔進(jìn)行了定義并簡要介紹了靜分岔與動(dòng)分岔的分析方法,在此基礎(chǔ)上對(duì)靜分岔與動(dòng)分岔進(jìn)行了分類。(3)基于前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組風(fēng)電場的并網(wǎng)模型,建立等值的3節(jié)點(diǎn)模型,并在Mat Cont仿真環(huán)境中采用含前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組風(fēng)電場等值3節(jié)點(diǎn)模型。在此基礎(chǔ)上,分析風(fēng)速參數(shù)擾動(dòng)下前端調(diào)速式風(fēng)電場接入對(duì)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性影響,并分析勵(lì)磁系統(tǒng)作用下節(jié)點(diǎn)電壓隨風(fēng)速變化分析。最后分析負(fù)荷無功波動(dòng)與勵(lì)磁系統(tǒng)共同作用下的電壓穩(wěn)定性,并分析負(fù)荷側(cè)有功功率波動(dòng)時(shí)的電壓穩(wěn)定性。(4)在含前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組的簡單電網(wǎng)系統(tǒng)中,分析負(fù)荷特性對(duì)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響。將FSCWT接入電網(wǎng),可將其看作為一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)非線性系統(tǒng)。因此,基于分岔理論的含前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組風(fēng)電場并網(wǎng)電壓穩(wěn)定性分析顯得尤為必要。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM614;TM712
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 論文的選題背景和研究意義
        1.1.1 論文的研究背景
        1.1.2 論文的研究價(jià)值
    1.2 論文的國內(nèi)外研究情況
        1.2.1 風(fēng)電機(jī)組研究情況
        1.2.2 風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容
2 分岔理論在電網(wǎng)中的基礎(chǔ)知識(shí)
    2.1 電網(wǎng)中的分岔現(xiàn)象
        2.1.1 微分動(dòng)力學(xué)中的基本概念和性質(zhì)
        2.1.2 向量的場
        2.1.3 平衡狀態(tài)點(diǎn)與穩(wěn)定性態(tài)
    2.2 向量場中的分岔
        2.2.1 靜分岔
        2.2.2 電網(wǎng)電壓靜分岔失穩(wěn)的充分必要條件
        2.2.3 電網(wǎng)電壓靜分岔失穩(wěn)分析方法
    2.3 向量場中的動(dòng)分岔
    2.4 小結(jié)
3 前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)概述
    3.1 前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組的機(jī)理
        3.1.1 前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組的等效模型
        3.1.2 前端調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理
        3.1.3 前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組的控制圖
    3.2 前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型
        3.2.1 風(fēng)力機(jī)的模型
        3.2.2 傳動(dòng)鏈模型
    3.3 勵(lì)磁系統(tǒng)模型
    3.4 無刷電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)模型
    3.5 小結(jié)
4 風(fēng)速及勵(lì)磁系統(tǒng)雙參數(shù)對(duì)并網(wǎng)電壓穩(wěn)定性影響
    4.1 前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組接入電網(wǎng)系統(tǒng)的模型
    4.2 風(fēng)速波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性影響分析
    4.3 勵(lì)磁系統(tǒng)與風(fēng)速調(diào)節(jié)下電網(wǎng)電壓隨風(fēng)速變化分析
    4.4 小結(jié)
5 基于WALVE綜合模型的FSCWT系統(tǒng)多參數(shù)分岔分析
    5.1 前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組風(fēng)電場參數(shù)擾動(dòng)后的電壓穩(wěn)定性分岔分析
    5.2 負(fù)荷側(cè)有功功率波動(dòng)時(shí)的電壓穩(wěn)定性分岔分析
    5.3 負(fù)荷特性對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性影響
    5.4 小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間研究成果

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本文編號(hào)：2842259