隨著風力發(fā)電的應用普及,風力發(fā)電中的無功功率對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量所造成的影響也日益突出,已成為大規(guī)模發(fā)展風電的主要制約因素之一,本文以受風速變化影響最大的鼠籠式發(fā)電系統(tǒng)作為研究對象,對應用于風電場中的無功補償設備STATCOM進行無功補償策略研究。研究表明,由于風速變化的影響,風電系統(tǒng)產(chǎn)生的無功功率也在不斷變化,造成并網(wǎng)點功率因數(shù)下降,網(wǎng)側電壓波動等問題,因此保證STATCOM裝置快速準確的補償無功功率,具有重要的現(xiàn)實意義。本文首先分析了風速的特性和風電場的結構,應用向量圖給出了風力機、變壓器產(chǎn)生無功的原理,分析了在風速變化的影響下,風電系統(tǒng)中無功功率的變化和并網(wǎng)點處電壓的波動原因,為提升在風電場中無功補償設備的補償效果提供理論基礎。針對快速補償系統(tǒng)無功功率,提出了一種預測控制方法,基于STATCOM的工作原理和拓撲結構,將STATCOM在三相靜止坐標系下的數(shù)學模型進行Clark變換,得到在兩相靜止坐標系下的開關模型,設計了系統(tǒng)電流環(huán)的預測控制器,給出了控制器穩(wěn)定下,參數(shù)的選取范圍,在保證控制器穩(wěn)定的前提下,選取控制器參數(shù),通過仿真對比了PI控制器與預測控制器的響應速度,驗證了預測控制在響應速度上的優(yōu)越性�？紤]到實際應用中的固有延時,提出了一種延時補償?shù)姆椒?有效地提高了系統(tǒng)帶寬。針對系統(tǒng)參數(shù)在實際環(huán)境中發(fā)生的變化,引入了參數(shù)辨識的方法,討論了不同遺忘因子取值時的辨識效果,給出最優(yōu)的辨識參數(shù)。針對網(wǎng)側電壓波動對系統(tǒng)辨識的影響,提出了一種并行觀測器,實時估計電壓擾動和系統(tǒng)參數(shù)的變化,并將所得結果前饋到控制器中,提高了系統(tǒng)的預測精度,增加了系統(tǒng)的魯棒性,利用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論分析了觀測器穩(wěn)定條件,搭建仿真系統(tǒng)模型,驗證了其在風電場無功補償?shù)男Ч?提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。搭建基于dSPACE的STATCOM實物硬件平臺,分別設計了以STATCOM為基礎的主電路系統(tǒng)、信號處理與變換的輔助電路系統(tǒng)、基于d SPACE的控制系統(tǒng)和模擬風電場無功特性的無功負載系統(tǒng)。實驗結果表明,所設計的控制系統(tǒng)STATCOM裝置動靜態(tài)無功補償能力,在半個工頻周期內(nèi)響應無功需求,在無功功率不斷變化的條件下,并網(wǎng)點電壓跌落小于3%,滿足國家對風電場并網(wǎng)點處的電壓波動要求。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM614
【部分圖文】：

1/212 [ ( ) ] cos( )n i i iiv S 24/3221( )22( )1 /iN iiiiK FSF i 指0~ 2 之間平均分布的隨機變量，NK 指粗糙系數(shù)， 指相對風速（m/s），N 為頻譜取樣點數(shù)，i 指各個頻率種風速成分，風速模型所作用在風機上的風速可以表達為+ + +a g r nv v v v v內(nèi)蒙古某風電場風速數(shù)據(jù)為例，設定初始平均風速 7.2m/風，最大陣風風速 5m/s，持續(xù)十秒，從第十秒開始加入漸/s，持續(xù) 10 秒，并不斷伴隨隨機風速影響，最終得到的

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文程，可以得到異步電機的等效電路，如圖 2-3 所示。其和電抗，2R 、2X 為轉(zhuǎn)子繞組折算到定子側的電阻和電抗抗，0I 為勵磁電流，1I 、2I 分別為定子和轉(zhuǎn)子電流，U為定子和轉(zhuǎn)子繞組的感應電動勢，s為電機的轉(zhuǎn)差率。

每組風機獲得的風速
【參考文獻】

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1 徐峰達;郭慶來;孫宏斌;藍海波;劉海濤;劉曉敏;;基于模型預測控制理論的風電場自動電壓控制[J];電力系統(tǒng)自動化;2015年07期

2 丁華杰;宋永華;胡澤春;吳金城;范曉旭;;基于風電場功率特性的日前風電預測誤差概率分布研究[J];中國電機工程學報;2013年34期

3 王偉;徐殿國;王琦;湯奕;陳永華;;大規(guī)模并網(wǎng)風電場的無功電壓緊急控制策略[J];電力系統(tǒng)自動化;2013年22期

4 朱星陽;劉文霞;張建華;;考慮大規(guī)模風電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)隨機潮流[J];中國電機工程學報;2013年07期

5 栗然;唐凡;劉英培;王鐵強;賈京華;程倫;;雙饋風電場新型無功補償與電壓控制方案[J];中國電機工程學報;2012年19期

6 陳寧;朱凌志;王偉;;改善接入地區(qū)電壓穩(wěn)定性的風電場無功控制策略[J];中國電機工程學報;2009年10期

7 徐先勇;羅安;方璐;帥智康;彭雙劍;;靜止無功補償器的新型最優(yōu)非線性比例積分電壓控制[J];中國電機工程學報;2009年01期

8 潘迪夫;劉輝;李燕飛;;風電場風速短期多步預測改進算法[J];中國電機工程學報;2008年26期

9 江岳文;陳沖;溫步瀛;;隨機模擬粒子群算法在風電場無功補償中的應用[J];中國電機工程學報;2008年13期

10 唐杰;羅安;周柯;歐劍波;;STATCOM的變結構神經(jīng)網(wǎng)絡模糊控制研究[J];湖南大學學報(自然科學版);2007年07期

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1 王成福;風電場并入電網(wǎng)的調(diào)控理論研究[D];山東大學;2012年

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1 郭鵬;基于風電場無功補償?shù)牟呗匝芯亢头抡娣治鯷D];吉林大學;2016年

2 周麗英;風電場并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性影響研究[D];湖南大學;2016年

3 傅凱;配電網(wǎng)靜止同步補償器的改進無差拍控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

4 楊帆;ARMAX模型的偏差補償遞推最小二乘辨識算法[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

5 佟雷;基于滑模變結構控制的靜止同步補償技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

6 孫建鋒;風電場建模和仿真研究[D];清華大學;2004年

本文編號：2881142