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用于改善风电场电压波动的STATCOM控制技术研究

作　者: 孙冠初
导　师: 邹旭东；林新春
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 风电场风机电压稳定 STATCOM SVPWM 中点平衡自动电压控制
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 293次
引　用: 1次
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内容摘要

在风力发电中,最大的挑战就是怎样处理风速的巨大变化,风速的变化是导致输出功率的波动的主要原因。由于风电场一般位于电网末端,即弱电网,因此这种功率的变化严重影响电网的电压稳定。随着柔性交流输电系统(FACTS)技术的发展,为了提高电能质量,可以通过动态无功补偿器来解决。并联无功补偿设备,如静止同步补偿器(STATCOM),现已被广泛的应用在提高电网稳定性和改善公共节点的暂态稳定上。为了节约变压设备的成本,在高压大功率应用方面,多电平变换器因能改善输出波形和提供交流侧更高的电压,得到了越来越广泛的关注。自从二极管箝位型多电平变换器(DCMC)问世以来,发展了众多与之相关的调制策略和控制方法。本文正是对这种二极管箝位型多电平STATCOM的控制系统与改善电能质量的能力进行研究。本文由三电平STATCOM介绍了最基本的空间矢量调制(SVPWM)策略,尽管空间矢量调制有着突出的优点,诸如最优的开关波形、更易于数字控制的实现,但是当变换器拓扑的电平数增大,尤其是多于三电平之后,其调制策略所产生的众多序列和巨大的计算量反而不易于电脑操作。因此,本文引入了一种60度坐标系的转换和另一种三电平空间矢量的两电平简化方法大大降低了多电平的调制算法的复杂程度。并将此应用到五电平STATCOM的调制策略当中。中点平衡问题一直是二极管箝位变换器一个无法避免的问题,本文详细分析了中点平衡的原因,介绍了三电平和五电平中常见的控制中点平衡的空间矢量调制算法。并且提出了一种基于中点电流主控的新的五电平STATCOM中点平衡控制策略,并在仿真中得到验证。建立了静止abc坐标系和dq同步旋转坐标系下的STATCOM数学模型,采用了普遍应用于STATCOM的直接电压下垂的自动电压控制模式调节补偿输出。简单介绍了风电场接入电网所引起的电压稳定性问题的原因。通过包含风电场的电力系统仿真验证了STATCOM对基于定转速风电机组的风电场暂态电压稳定性的贡献。仿真结果表明,STATCOM能够有效地抑制风电场在电网公共节点的电压波动。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 选题背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
  1.3 本文的研究目的和主要内容  14-15
2 三电平空间矢量调制策略  15-36
  2.1 空间矢量合成定义  15-16
  2.2 开关状态，开关矢量，参考矢量  16-19
  2.3 空间矢量调制算法  19-31
  2.4 三电平中点平衡  31-35
  2.5 本章小节  35-36
3 五电平空间矢量调制  36-58
  3.1 改进的SVPWM 控制算法在五电平逆变器中的应用  38-40
  3.2 五电平中点平衡策略  40-51
  3.3 五电平空间矢量中点平衡策略Matlab 仿真  51-57
  3.4 本章小节  57-58
4 STATCOM 控制系统  58-71
  4.1 STATCOM 控制  59-65
  4.2 STATCOM 控制系统仿真  65-70
  4.3 本章小节  70-71
5 STATCOM 对电压波动改善的仿真分析  71-82
  5.1 电压波动因素分析  71-74
  5.2 Matlab 仿真分析  74-81
  5.3 本章小节  81-82
6 全文总结  82-84
  6.1 本文工作总结  82
  6.2 工作展望  82-84
致谢  84-85
参考文献  85-90
附录攻读硕士学位期间发表的论文  90

用于改善风电场电压波动的STATCOM控制技术研究

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