【摘要】：風(fēng)能作為清潔、可持續(xù)的新型能源,在能源日漸緊張的情況下,越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注和深入研究。在風(fēng)力發(fā)電多年的發(fā)展中,直驅(qū)發(fā)電機(jī)以其沒(méi)有齒輪箱、沒(méi)有電刷、隔離風(fēng)機(jī)和電網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn),成為風(fēng)力發(fā)電未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。隨著風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模越來(lái)越大,電網(wǎng)對(duì)于大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)也有了更多的要求,其中風(fēng)電場(chǎng)的故障穿越能力便是其中之一。風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)柔性直流輸電系統(tǒng)并網(wǎng)不僅解決了大容量遠(yuǎn)距離風(fēng)電交流并網(wǎng)的眾多難題,對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的故障穿越能力也有很大改善。模塊化多電平換流器(modular multilevel converter, MMC)作為一種新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電壓源換流器,憑借其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)備受關(guān)注,將其用于風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng),不僅可以提高傳輸容量,也可以改善風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)特性及其故障穿越能力。 首先,分析了直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型及其控制原理,在PSCAD/EMTDC環(huán)境中搭建了直驅(qū)風(fēng)機(jī)的電磁暫態(tài)模型,并在其基礎(chǔ)上擴(kuò)展為風(fēng)電場(chǎng)模型。其次,對(duì)MMC-HVDC系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、換流器控制原理進(jìn)行了研究,針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的要求對(duì)兩端換流器的控制器進(jìn)行了改進(jìn),隨后在PSCAD/EMTDC環(huán)境中搭建了直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)MMC-HVDC的仿真模型,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此模型的正確性。之后分析了聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)不同故障點(diǎn)情況下的故障特性,針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生故障,要求直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)具有故障穿越能力,通過(guò)在直流環(huán)節(jié)增加卸荷電阻,保證直流系統(tǒng)的有功功率平衡,保護(hù)換流器以及整個(gè)直驅(qū)風(fēng)機(jī)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行；針對(duì)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生的故障,首先在直流母線增加卸荷電阻保證直流系統(tǒng)有功功率平衡,其次為避免卸荷電阻長(zhǎng)時(shí)間發(fā)熱帶來(lái)的危害,通過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)各直驅(qū)風(fēng)機(jī)的槳距角進(jìn)行控制,增大槳距角減少發(fā)電機(jī)有功功率的輸出,從而從根本上讓系統(tǒng)達(dá)到有功功率的平衡。最后在PSCAD/EMTDC環(huán)境中搭建直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)聯(lián)網(wǎng)MMC-HVDC系統(tǒng)模型,針對(duì)不同故障點(diǎn)進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)通過(guò)在直驅(qū)風(fēng)機(jī)直流環(huán)節(jié)卸荷電阻的投切可以使系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；在聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生故障,通過(guò)直流母線卸荷電阻的投切可以使直流電壓穩(wěn)定,通過(guò)增大直驅(qū)風(fēng)機(jī)槳距角,可以使風(fēng)電場(chǎng)有功功率的輸出,即MMC整流側(cè)有功功率的輸入減小,直流電壓下降,保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。仿真驗(yàn)證了所提故障穿越控制策略的可行性以及正確性,提高了基于MMC-HVDC并網(wǎng)的直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)故障穿越能力。
【圖文】：

cO直驅(qū)發(fā)屯機(jī)H流電壓圖2-9單臺(tái)風(fēng)機(jī)仿真結(jié)果由上述仿真可以看出，風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，，發(fā)電機(jī)有功功率的輸出可以快速跟隨風(fēng)速的變化而發(fā)生變化，且直流電壓基本穩(wěn)定。另外，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出無(wú)功功率發(fā)生變化時(shí)，直流電壓和輸出有功功率發(fā)生波動(dòng)較小，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)輸出有功功率及無(wú)功功率的解z1控制。2.5由10臺(tái)D-PMSG組成的風(fēng)電場(chǎng)仿真分析將直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)擴(kuò)展為一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，山于本文第二章的風(fēng)電場(chǎng)仿真工作24

由圖可見(jiàn)風(fēng)電場(chǎng)輸出的有功功率跟隨風(fēng)速的變化而改變。由圖3-12 C)、3-12 d)可見(jiàn)MMC-HVDC系統(tǒng)直流電壓波動(dòng)幅度較小，穩(wěn)定在lOkV左右，風(fēng)電口電壓也一直維持穩(wěn)定。上述仿真波形表明，MMC-HVDC可以較好地將風(fēng)電出的有功功率吸收，可以維持MMC直流電壓、風(fēng)電場(chǎng)出口交流電壓的穩(wěn)定，了基于MMC-HVDC聯(lián)網(wǎng)直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)仿真模型的IH確性及其控制策略的可行
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM614

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2577964