风电系统中混沌动力学行为分析

【摘要】：随着风力发电的迅速发展,风能成了替代传统不可再生能源的重要资源之一,但是随着风力发电容量和并网规模的不断扩大,电网的非线性变得越来越强,使得混沌振荡问题愈来愈显著,本文研究了风电系统内部参数变化引起的混沌现象以及外部扰动引起的混沌现象。本文的主要研究内容及结论如下： 1.基于风电系统的动态模型并以风电场出口母线处吸收的无功功率作为控制参数,应用混沌理论对风电系统的混沌现象及电压失稳机理进行分析研究,并进一步分析了系统装设无功补偿后对混沌现象的作用。仿真分析结果表明：当风电场出口母线处吸收无功功率增加到一定值时,系统会出现混沌现象,引起风电系统电压发生持续的貌似随机的振荡最终导致系统失稳；在风电场出口母线处加入无功补偿静止无功补偿器(SVC)后,混沌现象的发生延迟了,混沌振荡强度也削弱了,系统运行的稳定域扩大了,电压质量在很大程度上也提高了。但就完全消除混沌来说,装设无功补偿的作用还是有限的。 2.基于风电系统的动态模型,给风电系统设置了外部负荷扰动,分别研究了系统在受到外部周期性有功负荷和周期性无功负荷的扰动下系统发生的混沌现象,且在两种扰动中又分别讨论了扰动幅值和扰动频率对混沌的影响。仿真分析结果表明：不管是有功负荷扰动还是无功负荷的扰动,当扰动幅值变化时,系统存在一个混沌区域,只有当超出此区域后,混沌吸引子破裂,系统才会失稳,这样有利于混沌的控制,而扰动频率变化时,不存在混沌区域,系统经混沌直接失稳。 【关键词】：风电系统 电压稳定性 混沌现象 稳定域 周期性负荷扰动 扰动幅值 扰动频率
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究的背景、方法和技术路线9-10
• 1.2 常规电力系统中混沌的研究现状10-12
• 1.2.1 常规电力系统中混沌检测的研究10-11
• 1.2.2 常规电力系统中诱导混沌的因素的研究11
• 1.2.3 常规电力系统中通向混沌的道路的研究11-12
• 1.3 风电系统中混沌的研究现状12
• 1.4 本文的主要内容和方法12-14
• 1.4.1 本文的主要内容12
• 1.4.2 本文的主要方法和技术路线12-14
• 第二章 风电系统混沌研究的相关理论14-39
• 2.1 混沌理论的基本内容14-18
• 2.1.1 混沌的本质与概念14-15
• 2.1.2 混沌的主要特征15-17
• 2.1.3 混沌理论的发展17-18
• 2.2 混沌的研究内容18-23
• 2.2.1 诱导混沌产生的因素18-19
• 2.2.2 通向混沌振荡的道路19-23
• 2.3 混沌时序的检测方法23-31
• 2.3.1 时间序列分析24
• 2.3.2 时间序列中的相空间重构技术24-25
• 2.3.3 延迟时间的求取方法25-27
• 2.3.4 嵌入维数的求取方法27-28
• 2.3.5 两参数的联合求取方法28-31
• 2.4 去除噪声干扰的混沌特征分析方法31-38
• 2.4.1 小波阀值去噪31-34
• 2.4.2 混沌系统的功率谱34
• 2.4.3 混沌系统的最大李亚普诺夫指数34-37
• 2.4.4 混沌系统的关联维数37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 基于动态模型的风电系统参数变化引起的混沌分析39-46
• 3.1 并网风电系统的数学模型39-41
• 3.1.1 等值发电机模型39
• 3.1.2 动态负荷模型模拟风电场39-40
• 3.1.3 静态无功补偿器SVC模型40-41
• 3.2 风电系统参数变化引起的混沌现象41-43
• 3.3 装设SVC后对混沌现象的影响43-45
• 3.4 小结45-46
• 第四章 基于动态模型的风电系统外部扰动引起的混沌分析46-53
• 4.1 引言46
• 4.2 风电系统在外部周期负荷扰动下的混沌现象46-52
• 4.2.1 有功周期负荷对混沌的影响46-49
• 4.2.2 周期性无功负荷对混沌的影响49-52
• 4.3 小结52-53
• 第五章 结论与展望53-55
• 参考文献55-60
• 发表论文和科研情况说明60-61
• 致谢61

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