本文關(guān)鍵詞：變速風(fēng)電機(jī)組建模與仿真研究

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【摘要】：風(fēng)能是最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉?隨著風(fēng)電并網(wǎng)容量的增加,風(fēng)能的隨機(jī)性、不穩(wěn)定性與不可控性使得電網(wǎng)面臨著由于新能源接入而帶來的在消納、接入與送出方面的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此,有必要建立合適的風(fēng)電機(jī)組模型用于研究大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對系統(tǒng)的影響。雖然已有學(xué)者對風(fēng)電機(jī)組的詳細(xì)模型進(jìn)行了大量的研究,并在用于電磁暫態(tài)仿真研究的平臺,如Matlab、PSCAD上建立了風(fēng)電機(jī)組的詳細(xì)模型。但是由于其計(jì)算時間與收斂性問題,無法在電磁暫態(tài)仿真軟件上面建立大電網(wǎng)以及大規(guī)模風(fēng)電場的模型,因此無法評估大規(guī)模風(fēng)電接入對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。隨著電網(wǎng)對風(fēng)電并網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)的提高,有必要在國內(nèi)主流電力系統(tǒng)分析軟件中建立風(fēng)電機(jī)組的合適模型,用于風(fēng)電并網(wǎng)的穩(wěn)定性分析。本文針對直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機(jī)組的建模與控制策略進(jìn)行了研究。首先,介紹了直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的組成部分,包括風(fēng)力機(jī)、軸系、永磁同步發(fā)電機(jī)、背靠背變流器；介紹了風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng),包括最大功率跟蹤控制、槳距角控制、低電壓穿越控制以及機(jī)網(wǎng)側(cè)變流器解耦控制策略。其次,提出了一種同時考慮輸入飽和與參數(shù)不確定性的最大功率跟蹤控制。模型考慮電機(jī)參數(shù)損耗并進(jìn)行辨識,考慮變流器容量飽和約束條件,提高了風(fēng)機(jī)最大功率跟蹤能力及控制穩(wěn)定性。在MATLAB/Simulink仿真平臺上,對比了相同風(fēng)速條件下PID控制、自適應(yīng)控制與考慮飽和的自適應(yīng)控制三種控制方法下的轉(zhuǎn)速跟蹤誤差。結(jié)果表明,在模型參數(shù)具有不確定性及大陣風(fēng)擾動導(dǎo)致輸入飽和時,所提出的考慮飽和自適應(yīng)控制方法可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定,并且具有響應(yīng)速度快,超調(diào)量小的優(yōu)點(diǎn),保證了轉(zhuǎn)速跟蹤的效果。再次,在PSASP上建立了適用于機(jī)電暫態(tài)分析的風(fēng)機(jī)自定義模型。該模型從適用于機(jī)電暫態(tài)仿真的角度對機(jī)側(cè)、網(wǎng)側(cè)變流器及控制系統(tǒng)進(jìn)行簡化,保留了風(fēng)力機(jī)、雙質(zhì)量塊軸系部分,考慮了直流電壓與卸荷電路動態(tài)特性,考慮了風(fēng)機(jī)內(nèi)部的LVRT保護(hù)與直流電壓保護(hù)裝置。仿真分析了在風(fēng)速擾動、電網(wǎng)側(cè)電壓跌落故障下UD模型的響應(yīng)特性,驗(yàn)證了所提出的機(jī)電暫態(tài)模型的正確性。最后,利用風(fēng)機(jī)UD自定義模型對某實(shí)際電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了風(fēng)電并網(wǎng)后的安全穩(wěn)定性分析�；赑SASP平臺上S電網(wǎng)規(guī)劃水平年數(shù)據(jù),利用風(fēng)機(jī)UD自定義模型,仿真分析了風(fēng)電并網(wǎng)后S電網(wǎng)的潮流和無功電壓；仿真分析了風(fēng)電并網(wǎng)后系統(tǒng)的短路電流；仿真分析了含大規(guī)模風(fēng)電的電力系統(tǒng)在故障后系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；仿真分析了風(fēng)電場有無低電壓穿越能力對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
【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】：2015
【分類號】：TM315

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本文編號：1221435