隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,對能源的依賴度也越來越高,與此同時化石能源的大量開采也帶來嚴重的環(huán)境問題�；茉词遣豢稍偕Y源,所以人們把目光轉(zhuǎn)向了可再生能源;而風能作為一種可再生的能源,在全世界都有著巨大的蘊藏量,其可再生、無污染等特性,使風力發(fā)電成為全球可再生能源的發(fā)展方向之一。風力發(fā)電在我國經(jīng)濟中的地位提升,使我國的風電機組裝機容量有了較快的發(fā)展,也對風電發(fā)電的要求越來越高,由于我國的風電技術研究相對于歐洲等地區(qū),風電技術的基礎薄弱,雖然在過去的數(shù)十年內(nèi),我國掌握了多項核心技術,但仍然存在一些問題:風電機組高端技術大多掌握在歐洲等國家。此外,由于風能資源具有高度的隨機波動性和間歇性,大規(guī)模風電接入會對電網(wǎng)平衡、電網(wǎng)安全、電能質(zhì)量等帶來諸多嚴峻挑戰(zhàn)。常規(guī)風電場更多關注風電機組和風電場滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行所要求的并網(wǎng)電壓穩(wěn)定性,嚴重影響了資源的充分利用和電網(wǎng)的安全運行。我國現(xiàn)有發(fā)電的風機機型大多數(shù)為異步風電機組,存在著無功功率輸出能力不足、維護工作量大等問題。德國VOITH TURBO公司于2006年首先成功研制出前端調(diào)速式風電機組(front-end speed controlled wind generator,FSCWT)樣機,前端調(diào)速式風電機組的設計和控制技術能夠使風電場具備與常規(guī)發(fā)電廠類似的特性,最大限度地滿足發(fā)電性能和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行兩方面的要求。因此,在2012年將FSCWT引進消化、吸收,在整機控制技術、零部件匹配與調(diào)試技術、系統(tǒng)布局與優(yōu)化技術以及系統(tǒng)的安全性、可靠性、可維性評估等方面取得了一些成果。FSCWT調(diào)速的方式與常規(guī)的雙饋風電機組不同,采用以液力變矩柔性傳動取代剛性傳動模式,該型機組省去了風電機組的變頻裝置,具有較高的可靠性、維護量少等特點,并解決了常規(guī)風電機組存在的低電壓穿越能力不足的問題。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)在掌握FSCWT機型的機理基礎上,對機組的控制系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)進行了闡述,建立含前端調(diào)速式風電機組風電場的并網(wǎng)模型,并確定采用3節(jié)點系統(tǒng)模型分析并網(wǎng)穩(wěn)定性問題。(2)介紹分岔理論中的分岔現(xiàn)象,并對電網(wǎng)系統(tǒng)中的靜分岔與動分岔進行了定義并簡要介紹了靜分岔與動分岔的分析方法,在此基礎上對靜分岔與動分岔進行了分類。(3)基于前端調(diào)速式風電機組風電場的并網(wǎng)模型,建立等值的3節(jié)點模型,并在Mat Cont仿真環(huán)境中采用含前端調(diào)速式風電機組風電場等值3節(jié)點模型。在此基礎上,分析風速參數(shù)擾動下前端調(diào)速式風電場接入對電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性影響,并分析勵磁系統(tǒng)作用下節(jié)點電壓隨風速變化分析。最后分析負荷無功波動與勵磁系統(tǒng)共同作用下的電壓穩(wěn)定性,并分析負荷側(cè)有功功率波動時的電壓穩(wěn)定性。(4)在含前端調(diào)速式風電機組的簡單電網(wǎng)系統(tǒng)中,分析負荷特性對電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響。將FSCWT接入電網(wǎng),可將其看作為一個復雜的動態(tài)非線性系統(tǒng)。因此,基于分岔理論的含前端調(diào)速式風電機組風電場并網(wǎng)電壓穩(wěn)定性分析顯得尤為必要。
【學位單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM614;TM712
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 論文的選題背景和研究意義
        1.1.1 論文的研究背景
        1.1.2 論文的研究價值
    1.2 論文的國內(nèi)外研究情況
        1.2.1 風電機組研究情況
        1.2.2 風電機組接入電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容
2 分岔理論在電網(wǎng)中的基礎知識
    2.1 電網(wǎng)中的分岔現(xiàn)象
        2.1.1 微分動力學中的基本概念和性質(zhì)
        2.1.2 向量的場
        2.1.3 平衡狀態(tài)點與穩(wěn)定性態(tài)
    2.2 向量場中的分岔
        2.2.1 靜分岔
        2.2.2 電網(wǎng)電壓靜分岔失穩(wěn)的充分必要條件
        2.2.3 電網(wǎng)電壓靜分岔失穩(wěn)分析方法
    2.3 向量場中的動分岔
    2.4 小結(jié)
3 前端調(diào)速式風電機組系統(tǒng)概述
    3.1 前端調(diào)速式風電機組的機理
        3.1.1 前端調(diào)速式風電機組的等效模型
        3.1.2 前端調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構原理
        3.1.3 前端調(diào)速式風電機組的控制圖
    3.2 前端調(diào)速式風電機組的數(shù)學模型
        3.2.1 風力機的模型
        3.2.2 傳動鏈模型
    3.3 勵磁系統(tǒng)模型
    3.4 無刷電勵磁同步發(fā)電機模型
    3.5 小結(jié)
4 風速及勵磁系統(tǒng)雙參數(shù)對并網(wǎng)電壓穩(wěn)定性影響
    4.1 前端調(diào)速式風電機組接入電網(wǎng)系統(tǒng)的模型
    4.2 風速波動對電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性影響分析
    4.3 勵磁系統(tǒng)與風速調(diào)節(jié)下電網(wǎng)電壓隨風速變化分析
    4.4 小結(jié)
5 基于WALVE綜合模型的FSCWT系統(tǒng)多參數(shù)分岔分析
    5.1 前端調(diào)速式風電機組風電場參數(shù)擾動后的電壓穩(wěn)定性分岔分析
    5.2 負荷側(cè)有功功率波動時的電壓穩(wěn)定性分岔分析
    5.3 負荷特性對電網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性影響
    5.4 小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻
攻讀學位期間研究成果

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本文編號：2842259