基于永磁直驱风电机组的风电场并网运行电压稳定性研究

【摘要】：在现代风力发电系统中，永磁直驱风电系统因其风能利用率高、有功功率和无功功率可以实现独立解耦控制等优点越来越受到重视，大规模基于永磁直驱风电机组的并网风电场也越来越多。研究基于永磁直驱风电机组的风电场并网后对电网电压的影响已成为现阶段专家和学者研究的重要课题。 论文针对基于永磁直驱型机组的风电场并网后的电压稳定问题，在分析了永磁同步发电机以及变流器数学模型的基础上，分静态和暂态两方面对并网风电场的电压稳定问题进行了仿真研究。具体研究内容如下： 首先，对永磁同步发电机以及全功率变流器的数学模型进行了推导，并对机侧变流器和网侧变流器的控制模型进行了建模分析；机侧变流器采用了基于转子磁场定向的矢量控制技术，不仅实现了发电机的最大转矩运行，而且使得发电机输出的有功和无功可以独立控制；网侧变流器采用了电网电压定向的矢量控制技术，使得风电机组可以独立控制输向电网的有功功率和无功功率。 其次，通过单机无穷大系统对并网风电场的电压失稳机理进行了分析，得出影响风场电压稳定的因素。将基于直驱型机组的风电场接入WSCC9节点系统，采用连续潮流计算的P-V曲线法对系统中母线电压变化进行了分析，结合永磁直驱风电机组自身特点，根据电网需要调节自身功率因数，在一定范围发出或吸收一定无功功率来改善接入风电地区电网的静态电压稳定性。 最后，通过模拟电网发生故障，对故障下风电机组的输出特性进行了分析；在网侧变流器的控制系统中加入一种暂态电压控制模块，并根据直驱型机组的自身特点，提出在电网故障以及故障恢复过程中，减小永磁同步发电机的输入转矩，并根据电网电压的跌落调节暂态电压控制模块，控制网侧变流器发出一定的无功功率帮助电网电压恢复。 【关键词】：风电场 永磁直驱风电机组 电压稳定 变流器
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614;TM712
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 选题背景及意义8
• 1.2 国内外研究概况8-10
• 1.2.1 永磁直驱风电机组建模研究8-9
• 1.2.2 全功率变流器控制策略研究9
• 1.2.3 风电场电压稳定性研究9-10
• 1.3 主要研究工作内容10-11
• 2 永磁直驱风电系统控制系统模型11-17
• 2.1 永磁直驱风电系统结构11
• 2.2 永磁同步发电机数学模型11-13
• 2.2.1 静止坐标系下的同步电机模型11-12
• 2.2.2 旋转坐标系下的同步电机模型12-13
• 2.3 永磁直驱风电机组控制系统13-15
• 2.3.1 机侧变流器控制原理13-14
• 2.3.2 网侧变流器控制原理14-15
• 2.4 空间电压矢量调制原理15-17
• 3 并网风电场静态电压稳定性研究17-28
• 3.1 电压稳定性相关内容17-18
• 3.1.1 电力系统电压失稳17-18
• 3.1.2 电压稳定性分析方法18
• 3.2 单机无穷大系统机理分析18-21
• 3.3 直驱型风电机组有功和无功特性分析21
• 3.4 基于直驱型机组风电场接入WSCC9 节点算例仿真21-28
• 3.4.1 算例系统21-22
• 3.4.2 风电场接入算例系统仿真分析22-28
• 4 并网风电场暂态电压稳定性研究28-48
• 4.1 永磁直驱风电机组暂态电压特性28
• 4.2 网侧变流器暂态电压控制28-31
• 4.2.1 电网正常时的控制模型29-31
• 4.2.2 电网电压故障时的控制模型31
• 4.3 仿真分析31-48
• 4.3.1 仿真模型的搭建31-33
• 4.3.2 仿真分析33-48
• 结论48-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-53
• 攻读学位期间的研究成果53

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

与风电并网相关的研究课题    雷亚洲

永磁直驱风电系统低电压运行特性的分析    胡书举;李建林;许洪华;

风电引起的电压波动与闪变的仿真研究    吴义纯;丁明;

直驱永磁同步风力发电机组研究现状与发展前景    薛玉石;韩力;李辉;

基于低通滤波补偿积分器的直驱型永磁风力发电机无位置传感器控制    唐芬;金新民;周啸;童亦斌;

风电机组并网问题研究    黄守道;孙延昭;黄科元;

考虑风速特性的动态电压崩溃指标    马瑞;周志飞;徐慧明;徐晓东;

风电功率特性分析及其不确定性解决方案    袁越;李强;李群;张新松;

含双馈风电机组的配电网潮流分析    孙银锋;李国庆;顾黎明;韩悦;

电网不对称时直驱风电机组双电流环控制策略    孙素娟;赵紫龙;陈玮;

直驱式永磁同步风力发电系统的并网控制    蔺红;晁勤;荆剑;

浅析我国风电场并网对电力系统的影响    李海波;

抑制电压波动的风电机组自抗扰控制仿真研究    赵辉;李斌;岳有军;

VSC-HVDC控制器抑制风电场电压波动的研究    魏晓光;汤广福;魏晓云;迟永宁;

自抗扰控制技术在变速恒频双馈风力发电系统中的应用    周雪松;李超;马幼捷;李季;于阳;

风电并网技术研究    赵莹;邹亚麟;

含风电场电力系统潮流计算    吴义纯;丁明;张立军;

甘肃电网气象信息服务系统应用功能探讨    韩自奋;

双馈感应风电机组的动态建模及仿真分析    崔杨;穆钢;严干贵;张斌;

风电场容量比对无功补偿容量的影响研究    栗然;张孝乾;唐凡;柯拥勤;

水电与风电联合补偿调度研究    王义民;黄强;孙晓懿;

风/柴互补发电陆地并网调试    丁洪霞;叶忠志;舒伟;

AGC平抑风电场输出功率波动的仿真分析    贾涛;张文;褚晓东;

风电场继电保护适应性保护的探讨    文玉玲;晁勤;吐尔逊.依不拉音;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

永磁同步直驱型全功率风机变流器及其控制    汪令祥

分布式并网发电系统低电压穿越问题的若干关键技术研究    蔚兰

风电规律预测及对电网运行影响的研究    李智

风电场有功功率控制系统关键技术研究    郑刚

电能质量综合检测与分析系统研究    管春

风电短期预测及其并网调度方法研究    王扬

水轮发电机及其调速系统的参数辨识方法与控制策略研究    寇攀高

大电网暂态稳定控制优化研究    李威

大型风电场电压稳定性分析与控制研究    潘文霞

考虑风速随机性的风电场电压相关问题的研究    周志飞

基于鲁棒优化的POOL模式下的发电商自调度研究    文强

风电机组变桨距实验平台数字物理混合设计及仿真    杨先有

大型风电场并网的有关技术研究    张学凯

大型风电场并网对电力系统的影响研究    徐琼璟

钒液流储能电池建模及其平抑风电波动研究    唐志伟

基于改进差分进化算法的含风电场的电力系统无功优化    孟显

风力发电运行价值分析与研究    安艳丽

直驱式风力发电机的建模与并网仿真分析    董桐宇

基于同步相量技术的并网风电场静态电压稳定性评估    孙瑞

VSC-HVDC控制器抑制风电场电压波动的研究    魏晓光;汤广福;魏晓云;迟永宁;

与风电并网相关的研究课题    雷亚洲

双馈风力发电机交流励磁用变频电源拓扑浅析    贺益康;何鸣明;赵仁德;潘再平;

电网电压骤降故障下双馈风力发电机建模与控制    胡家兵;孙丹;贺益康;赵仁德;

大型风电场对电力系统暂态稳定性的影响    迟永宁;王伟胜;刘燕华;戴慧珠;

VSCF-DFIG在电压瞬间跌落情况下的应对策略    李建林;许鸿雁;梁亮;赵斌;许洪华;

风力发电机无速度传感器网侧功率直接控制    徐科;胡敏强;郑建勇;吴在军;

基于MPPT算法的风力永磁发电系统的仿真研究    王丰收;沈传文;孟永庆;

风力发电引起的电压波动和闪变    孙涛,王伟胜,戴慧珠,杨以涵

用于计算风电机组并网运行引起全电网电压波动的电流源等效法    赵海翔,张义斌,陈默子

变速恒频同步直驱风力发电机控制系统研究    王星华

MW级直驱永磁同步风力发电机设计    张兆强

基于电压稳定灵敏度的风电场无功优化研究    王振宇;李娟;苏志扬;

新型无功补偿装置在风电并网系统中的应用    李宾宾;杨为;

并网风电场对电力系统电压稳定性影响的研究    付伟;熊阳;郑国;

基于PSCAD的并网风电场电压稳定性分析研究    夏凯;王志新;

大规模风电场对电力系统稳定性影响的研究    许成哲;辛业春;

风电集中接入对电网影响分析    刘岱;庞松岭;

达坂城风电场动态无功补偿方案研究    田继伟;张新燕;

风电场集中接入对地区电网电压稳定性影响研究    林绮雯;谢春瑰;聂宏展;徐康泰;

改善接入地区电压稳定性的风电场无功控制策略    陈宁;朱凌志;王伟;

风电场机端无功补偿的探讨    郭敏;

风电场并网布局对系统稳定性的影响研究    乔建强;杨水丽;陈江涛;李蓓;

靖边县龙洲乡风电场风能资源特征分析    何晓嫒;陈建文;王琦;雷杨娜;崔巍;

大理电网风电接入的分析    袁蓉;

连云港沿海风电场近地层湍流强度特征分析    班欣;陈飞;祁欣;钱飞;曹开文;

沿海风电场近地层湍流强度特征分析    班欣;沙文钰;冯还岭;姜有山;祁欣;

中水白城风电发展有限公司查干浩特风电场49．5MW建设项目    

沿海风电场近地层湍流强度特征分析    班欣;冯还岭;李中林;姜有山;祁欣;

河北建投新能源有限公司河北康保卧龙山风电场建设项目    

风电场容量比对无功补偿容量的影响研究    栗然;张孝乾;唐凡;柯拥勤;

电力系统潮流计算中风电场节点的考虑方法    王伟胜;申洪;

30万千瓦风电场开发项目落地双塔    记者 姜强

风机企业海外投资风电场    本报记者 陈玮英

大风坝者磨山风电场通过竣工验收    记者 勾六零

投资40亿元的50万千瓦风电场落户会宁    谢东芹

江苏：建亚洲最大风电场    刘海

世界最大海上风电场在英启用    记者 王涛

象山风电建设风生水起    象山记者站 陈光曙　丁华 记者 王量迪

应加强风电场雷电监测评估和预警    中国气象局公共气象服务中心 杨振斌　姚雯

功率预测：风电场稳定并网的重要保证    北京国能日新控制系统技术有限公司总经理 雍正

三座风电场将接入山西电网    记者 张一龙　通讯员 王皑 林霞

大型风电场电压稳定性分析与控制研究    潘文霞

大规模风电场群联网的源网协调性研究    崔杨

直驱式风电场动态等值建模研究    蔺红

基于功率全程可调的风电场优化调度策略    柳玉

风电场动态等值建模方法研究    苏勋文

风电场有功功率控制系统关键技术研究    郑刚

省级调度中心风电场调度管理技术支持系统关键问题研究    白永祥

基于混合储能的风电场实时功率调控系统研究    于芃

风电场并入电网的调控理论研究    王成福

含风电场电力系统优化运行研究    陈功贵

基于同步相量技术的并网风电场静态电压稳定性评估    孙瑞

采用无功补偿设备提高风电场LVRT能力及系统电压稳定性的研究    任红

风电接入对配电网的影响及对策研究    陆以军

含有储能设备的风电场并网运行相关问题研究    张飞

含风电场的注入空间电压稳定域局部边界求解方法    陈国英

并网型风电场的短路电流计算及低电压穿越能力分析    李晓涛

含大规模风电场的电网等值研究    谭娟

尼尔基风电场新建工程可行性研究    吴勇

大唐吉林向阳风电场风机布置方案及发电量研究    李钦伟

大型风电场接入电力系统暂态稳定性研究    蔡彦涛