本文關鍵詞：雙饋感應風電機組參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的控制策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著當今世界能源危機的加重,大力開發(fā)可再生能源已經(jīng)成了解決能源問題的有力方法。作為技術發(fā)展最為成熟的新能源發(fā)電方式,風力發(fā)電受到世界各國的廣泛關注。隨著風力發(fā)電規(guī)模的不斷擴大越來越多的風電機組接入電網(wǎng),導致傳統(tǒng)的同步發(fā)電機組逐漸減少,系統(tǒng)的頻率控制能力勢必會受到影響。因此在分析雙饋風電機組并網(wǎng)對電力系統(tǒng)頻率影響的基礎上,研究雙饋風電機組參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的策略,具有重要的理論意義和使用價值。本文首先分析研究了雙饋感應風電機組的基本運行原理。并給出了雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的基本結構。然后,對雙饋感應風力發(fā)電系統(tǒng)的運行原理進行了簡單的分析,并建立了風速模型、空氣動力學模型、軸系模型、發(fā)電機模型等。根據(jù)定子磁鏈定向矢量控制方法,得出網(wǎng)側變換器和轉子側變換器的數(shù)學模型,分析了風機運行區(qū)間及最大功率追蹤的原理。其次,介紹了電網(wǎng)頻率的靜態(tài)和動態(tài)特點,分析了電網(wǎng)頻率波動的原因。針對頻率波動,介紹了系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)的方法,研究了頻率響應的機理。在此基礎上分析可知,隨著常規(guī)機組不斷被雙饋感應風電機組取代,整個電力系統(tǒng)的轉動慣量將會減小,所需要的備用功率容量將會增加,而電網(wǎng)一次調(diào)頻的能力也會相應地減弱。之后還介紹了同步機組的慣性響應過程和一次調(diào)頻過程。為后續(xù)研究提出的控制策略提供了理論基礎。最后,本文通過仿真研究雙饋感應風電機組功率曲線切換慣性控制環(huán),指出它能減小系統(tǒng)頻率變化率,但不能減小頻率穩(wěn)態(tài)偏差。進一步仿真研究槳距角頻率控制環(huán),指出它能減小頻率穩(wěn)態(tài)偏差,但不能減小系統(tǒng)頻率變化率。結合兩種控制的優(yōu)缺點提出了一種新的混合頻率控制策略。該策略通過對功率曲線切換慣性控制和槳距角頻率控制的共同作用降低了系統(tǒng)頻率的初始變化率及穩(wěn)態(tài)偏差。并在四機兩區(qū)系統(tǒng)中仿真驗證了混合頻率控制策略的有效性。
【關鍵詞】：雙饋風電機組 慣性控制 槳距角控制 功率曲線切換 頻率控制
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 課題研究背景與意義13-16
• 1.1.1 風力發(fā)電發(fā)展概述13-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-21
• 1.2.1 風電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)頻率影響研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 風電機組參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容21-22
• 第2章 雙饋感應風電機組的運行原理及數(shù)學模型22-37
• 2.1 雙饋風電系統(tǒng)的運行原理22-24
• 2.2 風電機組數(shù)學模型24-30
• 2.2.1 風速模型24-25
• 2.2.2 空氣動力學模型25-27
• 2.2.3 軸系系統(tǒng)模型27
• 2.2.4 雙饋發(fā)電機模型27-30
• 2.3 雙饋感應發(fā)電機變換器數(shù)學模型30-34
• 2.3.1 轉子磁場定向的矢量控制30-31
• 2.3.2 轉子側變換器的數(shù)學模型31-33
• 2.3.3 電網(wǎng)側變換器數(shù)學模型33-34
• 2.4 風機運行區(qū)間及最大功率追蹤34-36
• 2.4.1 變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)運行區(qū)間34-35
• 2.4.2 最大功率追蹤控制35-36
• 2.5 本章小結36-37
• 第3章 含雙饋風電機組并網(wǎng)對電力系統(tǒng)頻率的影響37-48
• 3.1 電力系統(tǒng)頻率響應原理及危害37-38
• 3.2 電力系統(tǒng)的頻率特性38-40
• 3.2.1 電力系統(tǒng)頻率的靜態(tài)特性38-40
• 3.2.2 電力系統(tǒng)頻率的動態(tài)特性40
• 3.3 電力系統(tǒng)頻率調(diào)整方式40-43
• 3.3.1 電力系統(tǒng)一次調(diào)頻40-42
• 3.3.2 電力系統(tǒng)二次調(diào)頻42-43
• 3.3.3 電力系統(tǒng)三次調(diào)頻43
• 3.4 雙饋感應發(fā)電機參與系統(tǒng)調(diào)頻控制的基本思想43-46
• 3.5 不同風電穿透率對電網(wǎng)頻率的影響46-47
• 3.6 本章小結47-48
• 第4章 雙饋風電機組的頻率控制策略48-58
• 4.1 基于功率跟蹤的曲線慣性切換控制環(huán)48-51
• 4.1.1 雙饋感應風電機組的虛擬轉動慣量48
• 4.1.2 基于功率曲線跟蹤的慣性控制48-51
• 4.2 槳距角頻率控制環(huán)節(jié)51-52
• 4.3 混合頻率控制策略52-53
• 4.4 仿真分析53-57
• 4.4.1 混合頻率控制策略仿真驗證53-55
• 4.4.2 風電穿透率的影響55-56
• 4.4.3 風速的影響56-57
• 4.5 本章小結57-58
• 總結與展望58-60
• 1.結論58-59
• 2.展望59-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64-65
• 附錄 發(fā)表的學術論文目錄65

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