双馈风电机组并网电压波动抑制策略的研究

【摘要】：随着化石能源的持续开采以及大量使用,已经在全世界范围内衍生了各种各样的问题。风力发电是缓解这些问题的主要举措之一。但是由于风电出力的波动性和随机等特性,大规模风电并网会造成并网节点处出现电能质量和电压稳定性问题。如何改善风电并网的运行的稳定性是以后研究的重点内容。特别是对风电机组并网引起的电压波动的研究将变得越来越重要。本文主要对双馈异步风力发电机并网引起的电压波动进行研究,通过对双馈风电机组并网进行了建模并进行理论分析得出风电机组输出功率的波动是引起风电并网电压波动的根源。对能够引起风电机组输出功率的波动的风速变化、风电机组的投切,塔影效应,外部电网故障的影响等因素进行了理论分析和仿真验证,并通过各个因素引起的电压波动的大小进行比对,找出引起电压波动的主要原因。由于产生电压波动的主要机理是功率的波动性,对风电场进行无功补偿能有效的抑制风电并网产生的电压波动,本文通过对不同的无功补偿器SVC和STATCOM等装置,进行了系统的对比选择了一种相对经济高效便捷的无功补偿方案,即采取了利用STATCOM来对风电场进行无功补偿。并对进行了STATCOM工作原理的阐述和模型的建立。最后通过MATLAB仿真软件仿真,验证了在风电场并网点的功率发生波动时,STATCOM通过对风电场进行无功支持,稳定了功率波动的变化进而在一定程度上抑制了电压的波动。 【关键词】：风电并网 电压波动 无功补偿 风电机组
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第1章 绪论6-12
• 1.1 研究的背景及意义6-7
• 1.2 风电并网在国内外的研究现状7-9
• 1.2.1 风电并网引起的电能质量问题7
• 1.2.2 风电并网电压波动的研究现状7-9
• 1.3 风电场无功补偿的意义及发展9-11
• 1.3.1 无功补偿的意义9-10
• 1.3.2 国内外无功补偿的发展状况10-11
• 1.4 本课题的主要工作11-12
• 第2章 双馈风电机组的并网原理及系统模型的建立12-25
• 2.1 引言12
• 2.2 DFIG的结构及模型12-16
• 2.2.1 DFIG的工作原理13-14
• 2.2.2 DFIG的等效电路及静态模型14-15
• 2.2.3 双馈机组的动态模型15-16
• 2.3 双馈机并网系统模型16-24
• 2.3.1 风速模型16-19
• 2.3.2 风力机变桨距模型19-20
• 2.3.3 机械传动机构模型20-21
• 2.3.4 双馈电机的变频器模型21-22
• 2.3.5 控制部分模型22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 造成风电并网电压波动的主要原因的分析25-38
• 3.1 引言25
• 3.2 研究电压波动的意义以及电压波动的定义25-26
• 3.3 风电并网产生电压波动的机理分析26-29
• 3.3.1 风速变化引起的电压波动26-27
• 3.3.2 塔影效应、风剪切因素引起的电压波动27-29
• 3.3.3 风电机组都投切引起的电压波动29
• 3.3.4 外部电网故障引起的电压波动29
• 3.4 双馈风电机组并网仿真结果分析29-37
• 3.4.1 随机噪声风引起的电压波动30-32
• 3.4.2 风速变化频率的大小对电压波动的影响32-34
• 3.4.3 风况突变引起的电压波动34-35
• 3.4.4 风电机组启动引起的电压波动35-36
• 3.4.5 外部电网故障的时候引起的电压波动36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 无功补偿对电压波动抑制的研究38-50
• 4.1 引言38
• 4.2 静止无功补偿器（SVC）38-40
• 4.2.1 SVC的运行模式39-40
• 4.3 静止同步补偿器（STATCOM）40-42
• 4.3.1 STATCOM的运行模式41-42
• 4.4 SVC与STATCOM的综合比较42-45
• 4.5 STATCOM的数学模型45-47
• 4.6 STATCOM的控制47-49
• 4.6.1 电流的直接控制47-48
• 4.6.2 电流的间接控制48-49
• 4.7 本章小结49-50
• 第5章 无功补偿抑制风电并网电压波动的仿真验证50-57
• 5.1 无功补偿容量的选择50-52
• 5.1.1 箱式变压器及升压变压器无功损耗的计算50-51
• 5.1.2 35KV及 220KV的线路无功损耗51
• 5.1.3 风电机本身从系统吸收的无功功率51-52
• 5.2 STATCOM对风电并网电压波动的抑制52-56
• 5.3 本章小结56-57
• 第6章 总结与展望57-58
• 6.1 本文研究的主要内容及成果57
• 6.2 本文的研究不足与展望57-58
• 参考文献58-60
• 致谢60-62

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