本文關(guān)鍵詞：風(fēng)電場次同步諧振仿真分析與抑制研究

  更多相關(guān)文章： 雙饋風(fēng)機 次同步諧振 小干擾穩(wěn)定性分析 風(fēng)電場等值 GCSC 阻尼控制

【摘要】：隨著全球氣候變暖、環(huán)境問題的日益加重,越來越多的人將注意力集中在了可再生能源的利用上面。風(fēng)能作為儲量龐大的清潔能源,目前正受到廣泛的關(guān)注。由于風(fēng)能分布主要集中在偏遠(yuǎn)地區(qū),大量用電負(fù)荷又集中在東部沿海地區(qū),這使得跨區(qū)域長距離輸電成為必然趨勢。為了降低輸電過程中的電能損耗,經(jīng)常在輸電線路中加裝串聯(lián)補償電容,提高輸電容量,降低線路損耗。含串補的輸電線路有引起次同步諧振的可能,危及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。目前雙饋是風(fēng)力發(fā)電主要機型,實際投入運行過程中發(fā)現(xiàn)了有串補引起次同步諧振現(xiàn)象。文章基于次同步諧振第一標(biāo)準(zhǔn)模型搭建了風(fēng)電場研究的一種模型。根據(jù)李雅普諾夫小干擾穩(wěn)定性分析方法,在Matlab/Simulink仿真平臺上搭建了所研究系統(tǒng)模型,并求取了特征矩陣的特征值,用于分析串補度與系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系。同時在PSCAD/EMTDC暫態(tài)仿真軟件上進(jìn)行了驗證分析。研究表明,隨著串補度的提升,系統(tǒng)誘發(fā)次同步諧振的可能性就越高,而且高串補度引發(fā)次同步諧振的原因為發(fā)生了感應(yīng)發(fā)電機效應(yīng)。對含雙饋風(fēng)電場的研究大多是將一定數(shù)量的發(fā)電機等效為一臺等值機,而大多數(shù)等效原理是認(rèn)為風(fēng)速相同,即可以將所有風(fēng)機進(jìn)行簡單的疊加,這種理想研究與實際現(xiàn)場情況誤差較大。本文根據(jù)風(fēng)輪機原理提出一種等值風(fēng)速的概念,在此基礎(chǔ)上提出一種新的建立風(fēng)電場等值模型的方法。對同一風(fēng)電場在相同和不同運行狀況下的等值機模型進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)分析和動態(tài)分析,并與風(fēng)電場詳細(xì)模型進(jìn)行比較,驗證模型的適應(yīng)性。研究表明,通過等值風(fēng)速構(gòu)造等值機模型的方法對于系統(tǒng)靜態(tài)分析和部分動態(tài)行為是適用的,但是對于系統(tǒng)次同步諧振的研究還需要進(jìn)一步改造,將風(fēng)機按不同風(fēng)速進(jìn)行劃分,構(gòu)造系統(tǒng)的詳細(xì)模型。門極可控串聯(lián)電容器(GCSC)是柔性交流輸電裝置家族中的重要一員,本文介紹了GCSC的原理,常規(guī)運行方式和控制器結(jié)構(gòu)。詳細(xì)分析了GCSC的諧波情況,比較研究了GCSC開、閉環(huán)控制模式下對次同步諧振的抑制效果。發(fā)現(xiàn)采用期望阻抗值作為控制目標(biāo)不能最大程度上降低次同步諧振的風(fēng)險。文章隨后提出了采用附加阻尼的控制策略,將發(fā)電機轉(zhuǎn)速或線路電流作為輸入控制信號。通過電氣阻尼分析發(fā)現(xiàn)采用線路電流作為輸入控制信號能夠有更好的抑制效果。為了驗證這一分析的正確性,文章隨后分別就兩種不同輸入控制信號進(jìn)行了仿真分析,仿真結(jié)果與理論分析一致。
【關(guān)鍵詞】：雙饋風(fēng)機 次同步諧振 小干擾穩(wěn)定性分析 風(fēng)電場等值 GCSC 阻尼控制
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 課題研究意義及背景11-12
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 風(fēng)電場次同步諧振的研究內(nèi)容13-15
• 1.4 次同步諧振分析方法15-18
• 1.5 次同步諧振的抑制措施18-20
• 1.6 本文的主要工作20-22
• 第2章 雙饋風(fēng)機輸電系統(tǒng)模型與次同步諧振分析22-39
• 2.1 前言22
• 2.2 小干擾穩(wěn)定性簡介22-24
• 2.3 待研究系統(tǒng)介紹24
• 2.4 雙饋風(fēng)電場系統(tǒng)模型24-34
• 2.4.1 空氣動力學(xué)模型24-25
• 2.4.2 轉(zhuǎn)子軸系系統(tǒng)25-27
• 2.4.3 感應(yīng)發(fā)電機模型27-30
• 2.4.4 變頻器模型30-32
• 2.4.5 直流電容模型32-33
• 2.4.6 串補輸電線模型33-34
• 2.5 全系統(tǒng)狀態(tài)方程34-35
• 2.6 小干擾穩(wěn)定性分析35-37
• 2.7 仿真分析37
• 2.8 本章小結(jié)37-39
• 第3章 風(fēng)電場等值仿真模型研究與穩(wěn)定性分析39-51
• 3.1 引言39
• 3.2 系統(tǒng)模型39-45
• 3.2.1 等值風(fēng)輪機模型39-41
• 3.2.2 等值網(wǎng)絡(luò)模型41-45
• 3.3 待研究模型45-46
• 3.4 仿真驗證46-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第4章 GCSC抑制風(fēng)電場次同步諧振的研究51-62
• 4.1 引言51
• 4.2 GCSC模型與控制結(jié)構(gòu)51-55
• 4.2.1 GCSC模型51-52
• 4.2.2 GCSC控制器結(jié)構(gòu)52-53
• 4.2.3 GCSC等效基波電抗53-54
• 4.2.4 GCSC諧波分析54-55
• 4.3 GCSC抑制風(fēng)電場次同步諧振的原理55
• 4.4 GCSC抑制次同步諧振研究55-61
• 4.4.1 開環(huán)控制對次同步諧振的抑制研究55-57
• 4.4.2 閉環(huán)控制對次同步諧振的抑制研究57-58
• 4.4.3 系統(tǒng)電氣阻尼分析58-60
• 4.4.4 閉環(huán)控制抑制次同步諧振仿真分析60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論與展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果69

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本文編號：708461