風(fēng)電機組的大規(guī)模并網(wǎng)會降低電力系統(tǒng)的整體慣性,影響系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性,因此研究風(fēng)電場參與系統(tǒng)調(diào)頻過程十分必要。參與調(diào)頻過程的風(fēng)電場通常采用單機等值模型,由于風(fēng)電場不同風(fēng)速下的風(fēng)電機組調(diào)頻能力存在差異,單機等值模型很難滿足精度要求,傳統(tǒng)的交直流并網(wǎng)調(diào)頻控制策略也存在一定的局限性。本文基于直驅(qū)風(fēng)電機組,就機組的建模、適用于調(diào)頻控制的風(fēng)電場等值建模和交直流并網(wǎng)調(diào)頻控制策略展開研究。研究了直驅(qū)風(fēng)電機組的本體模型和穩(wěn)態(tài)控制模型,針對風(fēng)電機組參與系統(tǒng)調(diào)頻過程,在有功功率控制環(huán)節(jié)附加轉(zhuǎn)子慣性調(diào)頻控制策略,包括虛擬慣性控制、下垂控制和綜合控制。在PSCAD/EMTDC仿真平臺上搭建風(fēng)電場模型和同步發(fā)電機模型,接入或者切除負荷使系統(tǒng)頻率下降或者上升,驗證調(diào)頻控制策略的有效性。驗證結(jié)果表明虛擬慣性控制可以減小頻率的變化率,下垂控制可以減小頻率的變化范圍,綜合控制結(jié)合兩者優(yōu)點,調(diào)頻效果最優(yōu)。為彌補風(fēng)電場單機等值模型參與調(diào)頻控制精度低的問題,對不同風(fēng)速下的風(fēng)電場參與調(diào)頻時系統(tǒng)頻率曲線進行分析,提出適用于頻率控制的風(fēng)電場等值方法。根據(jù)頻率曲線的聚群特性,得到分群指標,系統(tǒng)頻率下降和頻率上升時分群指標不同,按照分群指標劃分風(fēng)電機組,將各群內(nèi)的風(fēng)電機組等值為單臺,整個風(fēng)電場等值為多臺風(fēng)機。利用實際風(fēng)速對等值方法進行仿真驗證,結(jié)果表明本文提出的等值方法相較于單機等值模型具有更好的等值效果。分析電力系統(tǒng)的頻率特性和系統(tǒng)慣性對頻率特性的影響,針對風(fēng)電場交流并網(wǎng)參與調(diào)頻過程,研究風(fēng)電滲透率和調(diào)頻控制系數(shù)對頻率特性的影響。綜合考慮直驅(qū)風(fēng)電機組中存儲的有效動能,計算虛擬慣性時間常數(shù),并且基于虛擬慣性時間常數(shù)提出自適應(yīng)系數(shù)調(diào)頻控制方法,為系統(tǒng)提供有效功率支撐的同時保證自身的安全穩(wěn)定運行。建立直驅(qū)風(fēng)電場經(jīng)MMC-HVDC并入電網(wǎng)的綜合系統(tǒng)模型,針對風(fēng)電場經(jīng)直流并網(wǎng)參與調(diào)頻附加通信環(huán)節(jié)存在延遲時間的問題,提出風(fēng)電場和MMC協(xié)調(diào)頻率控制策略,主要包括GSMMC直流電壓控制、WFMMC頻率控制和風(fēng)電場有功功率控制。研究直流電壓控制系數(shù)和有功功率控制系數(shù)對協(xié)調(diào)控制效果的影響,最后仿真驗證了所提協(xié)調(diào)控制策略在系統(tǒng)頻率下降和系統(tǒng)頻率上升時的調(diào)頻效果。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM614
【部分圖文】：

.2 機側(cè)變換器控制模型機側(cè)變換器用來實現(xiàn)永磁發(fā)電機和整個系統(tǒng)的運行控制，其控制的有影響直驅(qū)風(fēng)電機組的運行性能和與電網(wǎng)相連的穩(wěn)定性。機側(cè)變換器一般采用磁鏈定向的控制策略，在同步旋轉(zhuǎn) dq 坐標系下控制，控制sdi 0，把該式帶入式（2-6），可以得到： e sd sd sq sq f sq fT 1.5 pi L L 1.5 pi 1.5pi 根據(jù)式（2-5），d 軸和 q 軸間存在耦合關(guān)系，可以在控制環(huán)節(jié)中加節(jié)，從而有效解耦 d 軸和 q 軸分量，實現(xiàn) dq 軸電壓對電流的獨立控使電流實際值跟隨電流參考值變化，可以在式（2-5）中加入前饋環(huán)控制環(huán)節(jié)作用于電流內(nèi)環(huán)： I*sd P sd sd e sq sqI*sq P sq sq e sd sd e fKu K i i L isKu K i i L is 根據(jù)上述控制原理，機側(cè)變換器控制模型如圖 2-6 所示。

機側(cè)變換器控制模型中，外環(huán)為功率環(huán)，可以實現(xiàn)最大風(fēng)能追蹤，內(nèi)環(huán)環(huán)，控制產(chǎn)生 dq 電壓參考值，然后經(jīng)過 dq 坐標系到 abc 坐標系變換，計算壓參考值，經(jīng)過 PWM 控制輸出開關(guān)信號從而控制機側(cè)變換器中開關(guān)器件的.3.3 網(wǎng)側(cè)變換器控制模型網(wǎng)側(cè)變換器可以產(chǎn)生交流電送入電網(wǎng)，保持直流母線電壓穩(wěn)定，同時將率和無功功率進行解耦。網(wǎng)側(cè)變換器一般采用電網(wǎng)電壓定向的控制策略，旋轉(zhuǎn) dq 坐標系下，電網(wǎng)電壓 d 軸定向，則電壓可以表示為：d dq0u uu （將式（2-15）帶入式（2-10），可以得到：g d dg d qP u iQ u i （根據(jù)式（2-16），網(wǎng)側(cè)變換器輸出的有功功率與無功功率之間不存在耦合關(guān)以單獨控制。圖 2-7 表示網(wǎng)側(cè)變換器的控制模型。

主要采用轉(zhuǎn)子慣性控制方法，綜合控制�？刂瓢l(fā)生變化時，系統(tǒng)的慣性可以防止頻率發(fā)生間調(diào)整有功出力來參與調(diào)頻過程。風(fēng)電機組變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，將存儲的動能釋放出來，為系通過全功率變換器與電網(wǎng)相連，不能主動為組中虛擬產(chǎn)生較大的調(diào)頻慣性。虛擬慣性控機組的有功輸出，圖 2-8 表示虛擬慣性控制的功率可以表示為：indfP Kdt 慣性系數(shù)；實際頻率(Hz)。
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本文編號：2860854