抽水蓄能電站是解決電網(wǎng)調(diào)峰問題、保障電網(wǎng)運(yùn)行安全、促進(jìn)各類電源經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段。雙饋式可變速抽水蓄能(Doubly fed variable-speed pumped storage,DFVSPS)機(jī)組采用雙饋電機(jī)(Doubly fed induction generator,DFIG)替代傳統(tǒng)抽水蓄能機(jī)組所采用的同步電機(jī),雙饋電機(jī)定子側(cè)連接電網(wǎng),轉(zhuǎn)子上采用對(duì)稱分布的三相勵(lì)磁繞組,并由變流器提供勵(lì)磁電流。通過變流器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子側(cè)電壓或電流的幅值、頻率和相位,可以快速調(diào)節(jié)機(jī)組的有功功率和無功功率,提高機(jī)組的效率,增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。與常規(guī)水電站相比,抽水蓄能電站具有工況變換繁多、啟停頻繁的特點(diǎn)。在電力系統(tǒng)中,抽水蓄能電站既要作為電源發(fā)電運(yùn)行,又要作為負(fù)荷電動(dòng)運(yùn)行,同時(shí)還需要由一種工況切換另一種工況運(yùn)行。抽水蓄能電站工況切換過程對(duì)于研究抽水蓄能電站并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)能否安全、可靠、高效運(yùn)行意義重大。本文首先介紹了雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組的結(jié)構(gòu)原理,建立了機(jī)組的數(shù)學(xué)模型,包括雙饋電機(jī)模型、水泵水輪機(jī)模型、變流器及其控制系統(tǒng)模型,并針對(duì)機(jī)組模型提出了功率優(yōu)先和轉(zhuǎn)速優(yōu)先兩種不同的控制策略。利用MATLAB/Simulink仿真軟件建立了一臺(tái)容量為300MW的機(jī)組仿真模型,分別研究了機(jī)組發(fā)電工況和電動(dòng)工況下的控制特性。其次,分析了機(jī)組的工況切換過程,包括從發(fā)電工況啟動(dòng)、增負(fù)荷、穩(wěn)定運(yùn)行、甩負(fù)荷、停機(jī),再從電動(dòng)工況啟動(dòng)、增負(fù)荷、穩(wěn)定運(yùn)行、甩負(fù)荷、停機(jī)的完整動(dòng)態(tài)過程,利用MATLAB/Simulink對(duì)機(jī)組的工況切換過程進(jìn)行了仿真研究。根據(jù)機(jī)組的工況切換過程特性,建立了機(jī)組工況切換過程輸出功率的模型。最后,研究了雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組對(duì)對(duì)電網(wǎng)功率波動(dòng)的補(bǔ)償和在電網(wǎng)頻率控制中的作用,利用Bode圖的方法分析了機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行工況下對(duì)電網(wǎng)功率的補(bǔ)償作用,采用傅里葉變換的方法得到了機(jī)組出力的頻譜特性,分析了機(jī)組工況切換過程對(duì)電網(wǎng)功率波動(dòng)的補(bǔ)償作用,并通過仿真算例研究了機(jī)組在電網(wǎng)頻率控制中的作用。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TV734;TM312
【部分圖文】：

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑用電在時(shí)間上和數(shù)量上的不一致。抽水蓄能電站上水庫和下水庫的水位隨著抽水蓄逡逑能機(jī)組不同運(yùn)行工況間的轉(zhuǎn)換而發(fā)生變化，上水庫和下水庫的水位變化反映出抽水逡逑蓄能電站能量轉(zhuǎn)換的過程，抽水蓄能電站運(yùn)行過程中基本不消耗水，但會(huì)損失一部逡逑分能量ｌＲ１８］。逡逑

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文逡逑２章雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組建模與控制特雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組數(shù)學(xué)模型逡逑雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組由可逆式水泵水輪機(jī)、雙饋電機(jī)和變流器及控成。水泵水輪機(jī)作為原動(dòng)機(jī)或負(fù)荷，提供或消耗功率［４７＼雙饋電機(jī)的定子極同步電機(jī)的定子相同，轉(zhuǎn)子具有對(duì)稱分布的三相繞組，通過變流器連接與電網(wǎng)進(jìn)行功率交換｜４８］。變流器輸出的電壓或電流的幅值、頻率和相位通節(jié)器控制。圖２－１為雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。逡逑亦ｎ：哭逡逑

圖２－１７發(fā)電工況控制框圖逡逑發(fā)電工況下，機(jī)組功率由變流器進(jìn)行控制，轉(zhuǎn)速由調(diào)速器進(jìn)行控制，機(jī)組發(fā)電逡逑工況下的控制特性仿真波形如圖２－１８所示。逡逑２．２＾￣：邐，邐，邐邐邐，邐，邐，邐邋２．！＾＿，邐，邐，邐，——邐逡逑２－邐邐邋－邋＊邐＿邋．邋．邋－邋—邐－邐－邋２ｈ邋－邐－邐．．．邐？邋邐邐邐邐邐邋？邐—－－逡逑１‘８卜邐－．邐ｒ邐－邋－邋－Ｉ邋１邋８）－邐｜邐＾邐邋－－逡逑，１－邐—邋－邐－邐ｊ邋Ｊ逡逑１．４－邋－邋－邋－邋－邋－邐－邋－邋－Ｊ邋１．４邋－逡逑１２邐！邐：邐；邐１邐邋邐１邐！邐１邐１邋

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