由于化石能源面臨著資源緊缺、污染環(huán)境等問(wèn)題,使得以風(fēng)電為主的可再生新能源發(fā)電受到廣泛關(guān)注、發(fā)展和應(yīng)用。隨著越來(lái)越多風(fēng)電場(chǎng)與電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,當(dāng)發(fā)生風(fēng)速擾動(dòng)或線路故障時(shí),易造成電壓失穩(wěn)、無(wú)功缺額等現(xiàn)象,影響風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。為了保證風(fēng)電場(chǎng)的可靠并網(wǎng)和穩(wěn)定運(yùn)行,有效地改善風(fēng)電發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性是十分必要的。本文在介紹不同類型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對(duì)各種風(fēng)電機(jī)的特性進(jìn)行對(duì)比和分析,在分析雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上,通過(guò)矢量變換方法簡(jiǎn)化其數(shù)學(xué)模型,采用定子磁鏈定向矢量控制的控制策略,對(duì)風(fēng)力機(jī)、風(fēng)速模型和機(jī)械傳動(dòng)部分的工作特性和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析。論文利用MATLAB/Simulink軟件平臺(tái)對(duì)雙饋風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真,采用的理論方法有效解決了雙饋風(fēng)電機(jī)組在風(fēng)速變化時(shí)對(duì)并網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)的穩(wěn)定性影響。論文將采用d、q坐標(biāo)下電流直接控制方法的STATCOM裝置分別引入FSIG和DFIG風(fēng)電系統(tǒng),通過(guò)對(duì)系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄌ岣呦到y(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。在風(fēng)速擾動(dòng)、線路故障以及不同STATCOM容量的情況下進(jìn)行風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行仿真,仿真結(jié)果證明STATCOM能夠有效提高風(fēng)電系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)... 

【文章來(lái)源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．４?２０１２－２０１９年中國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)圖??我國(guó)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展隨之崛起

模較大的風(fēng)電常并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電場(chǎng)在運(yùn)行過(guò)程中可以得到大電網(wǎng)??的補(bǔ)償和支持，是當(dāng)今世界利用風(fēng)能的主要方式［３４］。??在并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，以風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的特性為標(biāo)準(zhǔn)，??又可以將其分為恒速恒頻和定速恒頻兩大類型。恒速恒頻與變速恒頻的區(qū)別在于??其風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)速是否能夠根據(jù)風(fēng)速的變化做出相應(yīng)的變速調(diào)節(jié)［３５１。??２．１．１恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)??在恒速恒頻發(fā)電系統(tǒng)中，一般會(huì)選用同步發(fā)電機(jī)或者感應(yīng)異步發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子??保持恒速與發(fā)電機(jī)配合運(yùn)行。普通異步機(jī)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型圖如圖２．１所示。其??模型主要由普通感應(yīng)發(fā)電機(jī)、變速齒輪箱、風(fēng)力機(jī)、并聯(lián)補(bǔ)償電容器組成。由風(fēng)??力機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)捕獲和吸收風(fēng)能，通過(guò)齒輪箱提速后使發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能傳??輸進(jìn)電網(wǎng)。??由于普通感應(yīng)發(fā)電機(jī)無(wú)法提供電網(wǎng)線路和變壓器所需補(bǔ)給的無(wú)功功率，系統(tǒng)??通常需要投入并聯(lián)電容器組對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功支撐和勵(lì)磁作用。由于風(fēng)能具有隨機(jī)??性和間歇性，但風(fēng)力機(jī)并不能根據(jù)風(fēng)速的實(shí)時(shí)變化而做出相應(yīng)的調(diào)整達(dá)到最佳的??轉(zhuǎn)速，不能滿足最大風(fēng)能的捕獲從而導(dǎo)致風(fēng)力資源利用不充分，會(huì)降低發(fā)電的效??率，還會(huì)影響配電網(wǎng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行［３６］。??＼?圾輪筘??／?目?變腿??＼?托速轱???二二二二＝二?電容器??圖２．１普通異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型圖??８??

低。??缺點(diǎn)：恒速恒頻型普通異步發(fā)電系統(tǒng)對(duì)風(fēng)能的利用率低、對(duì)無(wú)功率功補(bǔ)償裝??置過(guò)于依賴、不可調(diào)控輸出功率、過(guò)于折損風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)壽命。這些缺點(diǎn)難以??解決，限制了此類型發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展。??２．１．２變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)??變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于在各種不同實(shí)時(shí)風(fēng)況條件下能及時(shí)地調(diào)整風(fēng)力渦??輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，使其始終追隨風(fēng)速以最佳轉(zhuǎn)速運(yùn)行，從而最大限度地實(shí)現(xiàn)了最??大風(fēng)能的捕獲和利用，改善了發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率，優(yōu)化了風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行條件。??（１）直驅(qū)式永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)??模型圖如圖２．２所示。該系統(tǒng)主要由永磁同步發(fā)電機(jī)、風(fēng)力機(jī)、全功率變流??器、濾波器等構(gòu)成，發(fā)電機(jī)采用直驅(qū)永磁電機(jī)，無(wú)需電勵(lì)磁系統(tǒng)，從而減少了勵(lì)??磁損耗。由于原動(dòng)機(jī)需要變速運(yùn)行，使得發(fā)電機(jī)的電壓產(chǎn)生波動(dòng)，輸出頻率也不??穩(wěn)定，所以直驅(qū)式永磁同步電機(jī)通常需要配備功率交流變換器等電力電子裝置，??通過(guò)變流器進(jìn)行整流工作將電能交流穩(wěn)壓和恒頻后再注入電網(wǎng)。變流器具有將發(fā)??電機(jī)與電網(wǎng)系統(tǒng)隔離的解耦能力，電網(wǎng)頻率可以不受發(fā)電機(jī)運(yùn)行的影響，使得變??速恒頻類直驅(qū)永磁同步風(fēng)電系統(tǒng)具有開(kāi)闊的發(fā)展前景［３７］。??＼風(fēng)力杻??＼?搜電抗志??＼?、＾?環(huán)節(jié)變換器??＼?Ｚ?ＩＺ?Ｚ?ｔＴ??濾波器??圖２．２直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型圖??優(yōu)點(diǎn)：相比普通發(fā)電機(jī)，省略了風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)之間的齒輪箱提速傳動(dòng)裝置，??而是直接將兩者直接耦合。這樣對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行起到降噪效果，省去部分維修費(fèi)用且??可靠性高。??缺點(diǎn)：相對(duì)其他發(fā)電機(jī)，永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速過(guò)低，影響工作效率的同時(shí)也會(huì)??增加成本的投入。??（２）雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)??該模型結(jié)構(gòu)圖如下圖２．３所示。


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