本文關鍵詞：基于ADPSS的含風電場的電力系統(tǒng)機電—電磁暫態(tài)混合仿真研究

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【摘要】：風電產業(yè)以其獨特的優(yōu)勢在近年來得到迅速發(fā)展,研究風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性對促進風電發(fā)展具有重要意義。當前對大規(guī)模風電并網(wǎng)的研究多基于PSASP、BPA等仿真軟件,但其中的風機模型進行了一定程度的簡化,不能準確反映風電機組的快速暫態(tài)過程；雖然可以在PSCAD、MATLAB等電磁暫態(tài)仿真軟件上搭建詳細風機模型,但受限于仿真速度和規(guī)模,無法建立大規(guī)模電網(wǎng)模型；電力系統(tǒng)全數(shù)字仿真裝置(Advanced Digital Power System Simulator,ADPSS)結合了機電和電磁暫態(tài)仿真的優(yōu)點,實現(xiàn)了大規(guī)模電力系統(tǒng)機電-電磁暫態(tài)的混合仿真。實際電網(wǎng)中,電鐵中電力機車并網(wǎng)后會產生較為嚴重的電能質量問題,對同時并網(wǎng)的風機安全穩(wěn)定運行可能產生嚴重影響,而當前對該方面的研究較少。因此有必要基于ADPSS建立風機和電鐵的電磁暫態(tài)模型,并結合電網(wǎng)的機電暫態(tài)模型進行機電-電磁暫態(tài)混合仿真,在反映快速暫態(tài)過程的同時,兼顧仿真速度和規(guī)模,為深入研究風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供有力的技術支持。本文針對含風電的電力系統(tǒng)機電-電磁暫態(tài)混合仿真進行了如下研究。首先,介紹了雙饋風機及其控制系統(tǒng)的數(shù)學模型,包括風速、風力機、軸系、雙饋感應發(fā)電機、背靠背變流器模型和最大功率跟蹤控制、槳距角控制、變流器控制。其次,在ADPSS上搭建了雙饋風電機組的電磁暫態(tài)仿真模型,并與電網(wǎng)的機電暫態(tài)仿真模型聯(lián)合進行了機電-電磁暫態(tài)混合仿真�；陔p饋風機及其控制系統(tǒng)的數(shù)學模型,在ADPSS上搭建了雙饋風電機組電磁暫態(tài)模型,仿真研究了在風速階躍以及全風速下風電機組的響應特性,驗證了模型的正確性；基于搭建的風電機組電磁暫態(tài)模型,并結合電網(wǎng)機電暫態(tài)模型,在ADPSS上搭建了含風電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)機電-電磁暫態(tài)混合仿真模型,仿真分析了風速擾動及電網(wǎng)故障情況下,風電機組及電網(wǎng)的響應情況,為深入研究大規(guī)模風電并網(wǎng)的穩(wěn)定性提供很好的技術平臺。最后,搭建了電鐵牽引供電系統(tǒng)和風電共存的電網(wǎng)機電-電磁暫態(tài)混合仿真模型,仿真研究了電鐵接入風電滲透率高的電網(wǎng)對風電機組的影響。分析了含韶山4(SS4)型機車的原理,理論分析了牽引供電系統(tǒng)對風電場的影響；在ADPSS上建立了含電鐵牽引供電系統(tǒng)和風電的電網(wǎng)機電-電磁暫態(tài)混合仿真模型,為風電和電鐵同時接入電網(wǎng)的穩(wěn)定性研究提供仿真平臺；仿真研究了各種工況下電鐵接入風電滲透率高的電網(wǎng)對風電機組的影響,驗證了理論分析的正確性,為實際電力系統(tǒng)運行和規(guī)劃提供參考。
【關鍵詞】：雙饋感應風力發(fā)電機組 電磁暫態(tài)仿真模型 機電暫態(tài)仿真模型 全數(shù)字仿真裝置(ADPSS) 機電-電磁暫態(tài)混合仿真模型 牽引供電系統(tǒng)
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM743
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 研究的背景和意義12-13
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 風電機組類型13-14
• 1.2.2 風電機組建模研究14
• 1.2.3 混合仿真研究14-15
• 1.2.4 電鐵牽引供電系統(tǒng)對風電場的影響研究15
• 1.3 論文主要工作15-17
• 第2章 雙饋感應風電機組數(shù)學模型17-32
• 2.1 饋感應風電機組的基本結構17
• 2.2 雙饋感應風電機組的數(shù)學模型17-25
• 2.2.1 風速模型17-18
• 2.2.2 風力機模型18-20
• 2.2.3 軸系模型20-21
• 2.2.4 雙饋感應發(fā)電機模型21-23
• 2.2.5 背靠背變流器模型23-25
• 2.3 饋感應風電機組控制系統(tǒng)模型25-31
• 2.3.1 變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)的運行區(qū)域26-27
• 2.3.2 最大功率跟蹤控制27-28
• 2.3.3 槳距角控制28
• 2.3.4 變流器控制策略28-31
• 2.4 風電場等值31
• 2.5 本章小結31-32
• 第3章 含風電場的電力系統(tǒng)機電-電磁暫態(tài)混合仿真32-51
• 3.1 雙饋風電機組電磁暫態(tài)模型及參數(shù)32-34
• 3.2 電機組電磁暫態(tài)仿真34-37
• 3.2.1 風機模型與測試系統(tǒng)參數(shù)34
• 3.2.2 階躍風速響應34-36
• 3.2.3 全風速范圍內系統(tǒng)運行分析36-37
• 3.3 電網(wǎng)系統(tǒng)機電暫態(tài)仿真37-40
• 3.3.1 電網(wǎng)系統(tǒng)機電暫態(tài)模型37-38
• 3.3.2 電網(wǎng)系統(tǒng)機電暫態(tài)計算38-40
• 3.4 電力系統(tǒng)機電-電磁暫態(tài)混合仿真40-50
• 3.4.1 混合仿真過程40
• 3.4.2 機電暫態(tài)仿真模型40-41
• 3.4.3 電磁暫態(tài)仿真模型41
• 3.4.4 含風電場的電力系統(tǒng)混合仿真模型41
• 3.4.5 混合仿真調試41-42
• 3.4.6 混合仿真42-50
• 3.5 本章小結50-51
• 第4章 含電鐵和風電的電力系統(tǒng)混合仿真研究51-66
• 4.1 電鐵牽引供電系統(tǒng)51-56
• 4.1.1 SS4型電力機車簡介52-53
• 4.1.2 SS4型電力機車的傳動原理53-56
• 4.2 電鐵牽引供電系統(tǒng)對風電場的影響56-58
• 4.2.1 電鐵諧波的影響56
• 4.2.2 電鐵負序的影響56-58
• 4.3 混合仿真模型58-60
• 4.3.1 電鐵牽引供電系統(tǒng)仿真模型58-59
• 4.3.2 含電鐵和風電的電力系統(tǒng)混合仿真模型59-60
• 4.4 算例分析60-64
• 4.4.1 電鐵接入對風電機組的影響60-63
• 4.4.2 電鐵不同運行速度對風電機組的影響63
• 4.4.3 風電機組風速變化時電鐵對風電機組的影響63-64
• 4.4.4 風電場規(guī)模變化時電鐵對風電機組的影響64
• 4.5 本章小結64-66
• 結論66-68
• 致謝68-69
• 參考文獻69-75
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果75-76
• 附錄76-78

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本文編號：941117