本文選題：海上風(fēng)電　切入點(diǎn)：高壓直流　出處：《華北電力大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：隨著世界能源危機(jī)的加劇,可再生能源發(fā)展越來越受到重視,其中風(fēng)電以其成本和技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)展最為迅速。隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷進(jìn)步,海上風(fēng)電以其特有的環(huán)境友好和資源豐富等優(yōu)點(diǎn)越來越受到人們的關(guān)注,對于海上風(fēng)電場的投入和建設(shè)不斷增加。但是,由于海上風(fēng)電發(fā)展時間尚短,以往的經(jīng)驗積累并不充足,特別是海上風(fēng)電的集總與傳輸技術(shù)還缺少系統(tǒng)性研究,風(fēng)電機(jī)組的連接拓?fù)浞绞竭�缺少論證、功率傳輸?shù)目刂撇呗赃�需要優(yōu)化。因此,針對海上風(fēng)電集總與傳輸技術(shù)的研究具有重要的理論意義和實(shí)用價值。本文以VSC-HVDC技術(shù)為基礎(chǔ),結(jié)合海上風(fēng)電直流傳輸技術(shù)的特點(diǎn),綜合幾種直流傳輸拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),提出了直流并串聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)海上風(fēng)電場傳輸系統(tǒng)。此結(jié)構(gòu)具有直流串聯(lián)升壓的優(yōu)點(diǎn),避免變壓站和換流站所需的海上平臺建設(shè),也減少了變壓和換流過程中的損耗,降低了系統(tǒng)復(fù)雜度,減少了建設(shè)成本,并且有利于系統(tǒng)的維護(hù)。同時,此結(jié)構(gòu)在一定程度上解決了串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)故障所造成的系統(tǒng)波動和支路環(huán)流的問題。本文以此結(jié)構(gòu)為主要研究對象,對接入直流系統(tǒng)的風(fēng)電機(jī)組、海上風(fēng)電場和換流器的運(yùn)行及控制進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和分析。研究工作主要是從原理分析、數(shù)學(xué)建模和仿真實(shí)驗三個方面開展。本文根據(jù)直流并串聯(lián)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),給出了雙饋風(fēng)電機(jī)組和直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組在此拓?fù)渲械慕Y(jié)構(gòu)。雙饋機(jī)組采用了獨(dú)自連接在每臺電機(jī)組的分布式換流器；而永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組簡化了結(jié)構(gòu),減小了系統(tǒng)復(fù)雜度和換流損耗。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理和特性,通過對雙饋和直驅(qū)兩種風(fēng)電機(jī)組分別進(jìn)行原理和建模分析,設(shè)計了風(fēng)電機(jī)組在直流并串聯(lián)結(jié)構(gòu)中的控制算法。雙饋風(fēng)機(jī)在直流并串聯(lián)結(jié)構(gòu)中的啟動控制相對復(fù)雜。本文為了減小穩(wěn)態(tài)所采用的直接功率控制算法切換所產(chǎn)生的控制波動,提出了直接虛擬功率控制算法。該算法用于雙饋風(fēng)機(jī)啟動前,控制雙饋風(fēng)電機(jī)組所連接分布式換流器保持穩(wěn)定的交流電壓輸出,通過軟件仿真和簡化物理電路實(shí)驗驗證了此算法的有效性。通過軟件仿真,驗證了所提出的風(fēng)電機(jī)組控制算法的有效性。在有效的風(fēng)機(jī)控制的基礎(chǔ)上,本文通過對風(fēng)電場的穩(wěn)態(tài)特性與運(yùn)行特性進(jìn)行分析,同樣結(jié)合直流并串聯(lián)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行要求,提出了風(fēng)電場分層控制模塊。對于風(fēng)電場啟動和退出分別進(jìn)行了系統(tǒng)分析和控制方法的設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)控制和風(fēng)機(jī)群控制特點(diǎn)設(shè)計了風(fēng)電場低電壓穿越方法,此方法能夠有效控制電網(wǎng)故障時風(fēng)電場的運(yùn)行。通過簡化風(fēng)機(jī)模型,建立風(fēng)電場仿真模型,對風(fēng)電場控制算法進(jìn)行了仿真驗證。在分析直流并串聯(lián)結(jié)構(gòu)運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對并網(wǎng)換流器控制算法進(jìn)行了設(shè)計,本文采用了雙閉環(huán)直接電流控制,外環(huán)采用了傳統(tǒng)的PI控制法,而電流內(nèi)環(huán)控制采用了微分平坦控制算法,此算法能夠解決由于不同的控制環(huán)時間常數(shù)不相同所引發(fā)的沖突情況,在簡化系統(tǒng)控制的同時使系統(tǒng)的魯棒性更強(qiáng)。建立簡化風(fēng)電場模型,通過仿真實(shí)驗驗證并網(wǎng)換流器控制算法的有效性。
[Abstract]:With the increasing of the world ' s energy crisis , the development of renewable energy has been paid more and more attention . With the development of wind power technology , wind power has been paid more and more attention to the development of offshore wind power plant .
In this paper , the control algorithm of wind farm is designed based on the principle and characteristic of the wind power generation system . The control algorithm of wind farm is designed by means of software simulation and simplified physical circuit experiment .

【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM721.1;TM614

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1711919