基于静止无功补偿器SVC的风电机组无功补偿的研究

【摘要】： 采用电力系统仿真软件MATLAB/Simulink,仿真分析了异步风力发电机组的稳态运行特性,以及风电机组在不同风系扰动下的暂态特性。研究分析得出,异步风电机组在风能作用下向电网输出有功的同时,还需要从系统下网滞后性的无功功率,这将很大地增大系统的无功负担。异步风电机组这么大的无功需求,倘若不进行无功补偿就直接并网,将会影响电力系统功率因数,使之较低,还会让系统输电线路功率损耗增加,输电线路较长的末端用户电压降低,以及电力系统电压稳定性降低等一系列问题。所以对系统进行无功功率补偿,对提高电力系统功率因数,更大地提高系统设备利用率、设备输电效率以及改善风电系统风电质量,都具有相当重要的实际意义。 采用电力系统仿真软件MATLAB/Simulink,建立静止无功补偿器SVC的控制器模型,在确定SVC相关参数的基础上,通过含有风电机组的风电系统进行仿真分析,并且比较了电容器和SVC的动态无功补偿效果,结果表明SVC较电容器可以快速平滑的调节补偿的无功功率的大小,给系统提供动态的无功支撑,改善异步风电机组的暂态电压稳定性,确保风电机组在风电系统中连续安全地运行。 【关键词】：异步风电机组 SVC 无功补偿
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 引言8
• 1.2 课题研究的目的及意义8-10
• 1.3 国内外的研究现状10-11
• 1.4 本论文的工作11-13
• 第二章 风电机组的数学模型和运行特性13-37
• 2.1 风电机组分类13-14
• 2.2 风电机组稳态数学模型14-21
• 2.2.1 异步发电机的功率、电磁功率(转矩)与各物理量的关系14-15
• 2.2.2 异步发电机的电磁功率和转差率15-16
• 2.2.3 异步发电机稳态模型16-19
• 2.2.4 异步发电机组的稳态特性19-21
• 2.3 空气动力学模型和风速特性21-24
• 2.3.1 空气动力学模型21
• 2.3.2 风速特性21-23
• 2.3.3 典型风速仿真曲线23-24
• 2.4 风电场暂态数学模型24-28
• 2.4.1 风力发动机动态模型24-25
• 2.4.2 定速风力发电机组的暂态特性25-28
• 2.5 正弦电路的无功功率与功率因素28-30
• 2.6 非正弦波电路的无功功率与功率因效30
• 2.7 无功电流的检测方法30-37
• 2.7.1 无功电流的检测方法比较31-37
• 第三章 SVC 的工作原理及其控制策略37-52
• 3.1 FC+TCR 型 SVC 的基本结构38-39
• 3.2 SVC 的矩阵方程39
• 3.3 FC+TCR 型 SVC 的工作原理39-41
• 3.4 FC+TCR 型 SVC 的外特性和动态性能41-42
• 3.4.1 外特性曲线41
• 3.4.2 动态特性41-42
• 3.5 SVC 的控制42-52
• 第四章 SVC 在风电场无功补偿中的应用52-62
• 4.1 SVC 的数学模型52
• 4.2 SVC 补偿性定速风电机组的结构52-53
• 4.3 SVC 模型的稳态和动态特性仿真53-54
• 4.4 算例仿真54-62
• 4.4.1 风电场电气主接线形式54-55
• 4.4.2 系统描述55
• 4.4.3 稳态时SVC 与电容器无功补偿的比较55-56
• 4.4.4 异步风电机组在阵风扰动下的无功补偿分析56-58
• 4.4.5 异步风电机组在渐变风扰动下的无功补偿分析58-59
• 4.4.6 异步风电机组在随机噪声风扰动下的无功补偿分析59-60
• 4.4.7 不同节点故障时SVC 与电容器无功补偿的比较60-62
• 第五章 风电场无功补偿方式的比较62-63
• 5.1 并联电容无功补偿62
• 5.2 风电场采用SVC 无功补偿方式62-63
• 第六章 结论与展望63-64
• 6.1 本文的主要工作63
• 6.2 存在的不足和后续研究工作展望63-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67-68
• 致谢68

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