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多机种风力发电场的集群控制技术的研究

作　者: 张焕伟
导　师: 郭家虎
学　校: 安徽理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 风电场集群控制多机种风电场电压稳定性集电效应
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 77次
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内容摘要

随着风力发电技术的不断进步,单台风力发电机组容量越来越大,同时多机种风力发电场的建设进程也大大加快,风力发电系统与电网的关系越来越密切。本文着眼于多机种风力发电场接入电网对电网系统以及风电机组的影响,研究了多机种风力发电场接入电网的有功功率和频率的协调控制策略以及无功功率和电压的协调控制策略。本文首先分析了永磁直驱、鼠笼异步以及双馈式变速恒频风力发电系统的原理、数学模型及其控制策略；并采用PSCAD软件对其进行并网模拟仿真,对比了3种不同类型的变速恒频风力发电系统各种特性,为研究风电场稳定性提供了基础。其次建立小型风电场模型,研究了小型风电场简化模型；通过仿真比较单台大容量风电机组与多台小容量风电场并网对电网系统稳定性以及风电场内集电效应的影响,为了研究多机种风电场集群控制提供了依据。最后基于PSCAD软件构建了多机种风电场模型；考虑到风速的随机性、接地故障等情况,分析了多机种风电场并网对电网系统电压、频率稳定性的影响；并进行了多机种风电场接入电网后集群控制技术的研究。分析了电网系统发生电压跌落时,通过多机种风电机种对无功功率和电压的协调控制策略。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-19
  1.1 选题背景  11-12
  1.2 国内外风电发展和现状  12-15
  1.3 风电机组集群控制研究现状  15-17
  1.4 论文工作的主要内容  17-19
2 风电机组建模  19-53
  2.1 风力机的模型  19-20
  2.2 永磁直驱变速恒频风力发电机组的建模  20-37
    2.2.1 永磁直驱变速恒频风力发电系统机侧的数学模型  21-22
    2.2.2 永磁直驱变速恒频风力发电系统机侧变换器的控制策略  22-24
    2.2.3 永磁直驱变速恒频风力发电系统机侧变换器控制器的设计  24-26
    2.2.4 永磁直驱变速恒频风力发电系统网侧变换器数学模型  26-28
    2.2.5 永磁直驱变速恒频风力发电系统网侧变换器控制策略  28-30
    2.2.6 永磁直驱变速恒频风力发电系统网侧变换器控制器的设计  30-32
    2.2.7 永磁直驱变速恒频风力发电系统仿真分析  32-37
  2.3 鼠笼异步变速恒频风力发电机组的建模  37-45
    2.3.1 鼠笼异步变速恒频风力发电系统机侧的数学模型  37-38
    2.3.2 鼠笼异步变速恒频风力发电系统机侧变换器的控制策略  38-41
    2.3.3 鼠笼异步变速恒频风力发电系统仿真分析  41-45
  2.4 双馈式变速恒频风力发电机组的建模  45-51
    2.4.1 双馈式变速恒频风力发电系统的数学模型  45-47
    2.4.2 双馈式变速恒频风力发电系统的控制策略  47-49
    2.4.3 馈式变速恒频风力发电系统仿真分析  49-51
  2.5 本章小结  51-53
3 风电场的建模  53-63
  3.1 大规模风电场接入电网对电网的影响  53-56
    3.1.1 电压偏差  53-55
    3.1.2 电压波动与电压闪变  55
    3.1.3 谐波问题  55-56
    3.1.4 电网频率的影响  56
  3.2 大型风电场的简化模型及分析  56-58
    3.2.1 风电场交流接入方式  56-57
    3.2.2 尾流效应  57-58
  3.3 风电场简化模型  58-62
    3.3.1 风电场等效模型研究  58-59
    3.3.2 风电场等效模型仿真分析  59-62
  3.4 本章小结  62-63
4 风电场的集群控制及仿真分析  63-79
  4.1 静态运行仿真分析  63-66
  4.2 动态运行仿真分析  66-69
  4.3 电网故障  69-78
    4.3.1 低电压穿越技术  69-70
    4.3.2 单相接地故障对电网的影响  70-74
    4.3.3 三相接地故障对电网的影响  74-78
  4.4 本章小结  78-79
5 结论与展望  79-80
参考文献  80-83
致谢  83-84
作者简介及读研期间主要科研成果  84

多机种风力发电场的集群控制技术的研究

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