本文關鍵詞：雙饋風機的接入對電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響

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【摘要】：隨著煤炭能源的日益枯竭和自然環(huán)境的不斷變化,可再生能源作為綠色無污染能源得到越來越多的重視。其中,發(fā)展最迅速、技術最成熟的風力發(fā)電已經遍布世界各地。但是,隨著并網風電規(guī)模的不斷擴大,風能帶給電網的小干擾穩(wěn)定性問題日益受到重視,成為了新的研究方向。本文以目前廣泛應用的雙饋風電機組為研究對象,以雙饋風機接入單機無窮大系統(tǒng)為主要研究系統(tǒng),開展了以下研究工作：本文首先給出了雙饋風力發(fā)電機各個部分的數(shù)學模型,進而得出了雙饋風機接入單機無窮大系統(tǒng)后的線性化模型。根據該線性化模型畫出Phillips-Heffron模型圖,通過阻尼轉矩分析法得出了同步機的勵磁部分和雙饋風機部分對機電振蕩回路的阻尼轉矩。最后通過算例研究了發(fā)電機的出力、線路電抗對阻尼轉矩的影響。本文還提出一種利用阻尼轉矩和靈敏度來近似估算雙饋風機接入后機電振蕩模式大小的方法。虛擬慣性控制是為了在對系統(tǒng)沒有慣量貢獻的雙饋風機上模擬出與同步機上類似的慣量、提高整個系統(tǒng)的頻率恢復速度而施加的控制。本文介紹了兩種虛擬慣性控制的方法,并給出了兩種方法的數(shù)學模型,推導出雙饋風機的虛擬慣性控制環(huán)節(jié)提供的阻尼轉矩。最后通過算例研究了控制參數(shù)、發(fā)電機出力、線路電抗對該阻尼轉矩的影響。本文最后將雙饋風機替換為同步發(fā)電機,計算同步機接入單機無窮大系統(tǒng)時產生的阻尼轉矩。依照對雙饋風機的研究內容,也通過算例研究了發(fā)電機的出力、線路電抗對阻尼轉矩的影響。通過兩種情況的對比,可以看出雙饋風機與同步機對系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定影響的異同。本文的研究內容對于風火打捆遠距離輸電的實際應用有一定的現(xiàn)實意義,對于今后虛擬慣性控制在風機上的實際應用有一定的指導意義,對于研究雙饋風機和同步機對小干擾穩(wěn)定性的不同影響有一定的參考價值。
【關鍵詞】：雙饋風力發(fā)電機 單機無窮大系統(tǒng) 小干擾穩(wěn)定 阻尼轉矩分析 虛擬慣性控制 機電振蕩模式
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM712
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 引言11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 風電機組技術及模型研究概述12-13
• 1.2.2 電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性研究概述13-14
• 1.2.3 風電并網對電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的影響概述14-16
• 1.3 本文的研究內容16-17
• 第2章 雙饋風機的接入對單機無窮大系統(tǒng)機電振蕩模式的影響17-54
• 2.1 雙饋風機的物理模型17-20
• 2.2 雙饋風機的數(shù)學模型20-24
• 2.2.1 雙饋感應發(fā)電機的數(shù)學模型20-21
• 2.2.2 電容器的數(shù)學模型21
• 2.2.3 機側變流器控制系統(tǒng)的數(shù)學模型21-22
• 2.2.4 變壓器的數(shù)學模型22-23
• 2.2.5 網側變流器控制系統(tǒng)的數(shù)學模型23
• 2.2.6 雙饋風機的簡化數(shù)學模型23-24
• 2.3 雙饋風機接入單機無窮大系統(tǒng)的數(shù)學模型24-34
• 2.3.1 雙饋風機接入單機無窮大系統(tǒng)的非線性模型24-27
• 2.3.2 雙饋風機接入單機無窮大系統(tǒng)的線性化模型27-34
• 2.4 雙饋風機接入單機無窮大系統(tǒng)的阻尼轉矩分析34-39
• 2.4.1 直接計算法34-37
• 2.4.2 間接計算法37-39
• 2.5 雙饋風機的接入對單機無窮大系統(tǒng)振蕩模式的影響分析39-41
• 2.6 開環(huán)系統(tǒng)傳遞函數(shù)推導41-42
• 2.7 算例42-53
• 2.7.1 阻尼轉矩分析結果正確性驗證42-46
• 2.7.2 雙饋風機出力變化的影響46-47
• 2.7.3 同步發(fā)電機出力變化的影響47-49
• 2.7.4 同步機與雙饋風機出力同時變化時的影響49-51
• 2.7.5 線路長度變化時的影響51-53
• 2.7.6 通用結論53
• 2.8 本章小結53-54
• 第3章 雙饋風機的虛擬慣性控制對單機無窮大系統(tǒng)機電振蕩模式的影響54-78
• 3.1 雙饋風機的虛擬慣性控制54-58
• 3.1.1 附加頻率控制的功率外環(huán)控制策略54-56
• 3.1.2 切換功率曲線的虛擬慣量控制策略56-58
• 3.2 施加虛擬慣性控制后的雙饋風機接入單機無窮大系統(tǒng)的數(shù)學模型58-60
• 3.3 雙饋風機的虛擬慣性控制環(huán)節(jié)的阻尼轉矩分析60-64
• 3.4 算例64-77
• 3.4.1 阻尼轉矩分析結果正確性驗證64-65
• 3.4.2 K_(pf)變化的影響65-66
• 3.4.3 K_(df)變化的影響66-68
• 3.4.4 λ變化的影響68-69
• 3.4.5 同步機出力變化的影響69-71
• 3.4.6 雙饋風機出力變化的影響71-73
• 3.4.7 同步機與雙饋風機出力同時變化的影響73-75
• 3.4.8 線路長度變化時的影響75-77
• 3.5 本章小結77-78
• 第4章 同步發(fā)電機的接入對原單機無窮大系統(tǒng)機電振蕩模式的影響78-105
• 4.1 同步發(fā)電機接入單機無窮大系統(tǒng)的數(shù)學模型78-88
• 4.1.1 同步發(fā)電機接入單機無窮大系統(tǒng)的非線性模型78-82
• 4.1.2 同步發(fā)電機接入單機無窮大系統(tǒng)的線性化模型82-88
• 4.2 同步發(fā)電機接入后的單機無窮大系統(tǒng)的阻尼轉矩分析88-93
• 4.2.1 直接計算法88-91
• 4.2.2 間接計算法91-93
• 4.3 算例93-104
• 4.3.1 阻尼轉矩分析結果正確性驗證93-96
• 4.3.2 同步發(fā)電機SG1出力變化的影響96-97
• 4.3.3 同步發(fā)電機SG2出力變化的影響97-99
• 4.3.4 同步發(fā)電機SG1和SG2同時變化時的影響99-101
• 4.3.5 線路長度變化時的影響101-103
• 4.3.6 同步機與雙饋風機接入對單機無窮大系統(tǒng)的不同影響103-104
• 4.4 本章小結104-105
• 第5章 總結與展望105-106
• 5.1 總結105
• 5.2 展望105-106
• 參考文獻106-110
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果110-111
• 致謝111

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本文編號：512421