頻率是電能質(zhì)量的三大標(biāo)準(zhǔn)之一,隨著風(fēng)電滲透率逐年遞增日益嚴(yán)重,因此風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主動(dòng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻是風(fēng)電發(fā)展的必然選擇。當(dāng)前風(fēng)電機(jī)組調(diào)頻主要集中于風(fēng)機(jī)側(cè)調(diào)頻,但此時(shí)風(fēng)機(jī)組一直是“欠功率”運(yùn)行,風(fēng)機(jī)未能運(yùn)行在最大功率點(diǎn)處。為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)能資源的最大程度的利用,基于直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),本文結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)載側(cè)逆變器,對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)在負(fù)載側(cè)調(diào)頻控制展開了研究。為了解決一次調(diào)頻響應(yīng)中系統(tǒng)低慣性的問題,虛擬同步發(fā)電機(jī)（VSG）控制通過在逆變器中引入同步電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程,模擬同步電機(jī)調(diào)頻性能。由于VSG控制參數(shù)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性,本文結(jié)合當(dāng)前參數(shù)設(shè)計(jì)方法,提供了一種應(yīng)用范圍更為廣泛的參數(shù)設(shè)計(jì)方法。通過建立小信號(hào)數(shù)學(xué)模型,觀察控制參數(shù)對(duì)功頻特性及功率環(huán)路特性的影響,分析產(chǎn)生功率震蕩的原因,引入功率環(huán)路剪切頻率對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行約束,提出參數(shù)設(shè)計(jì)方案,并對(duì)設(shè)計(jì)效果進(jìn)行理論分析及仿真驗(yàn)證。針對(duì)VSG二次調(diào)頻動(dòng)態(tài)過程中出現(xiàn)的頻率越限問題,提出了一種改進(jìn)的控制方案。該控制在傳統(tǒng)VSG二次調(diào)頻的基礎(chǔ)上增加了比例前饋通道,抑制了二次調(diào)頻動(dòng)態(tài)過程中的頻率越限。針對(duì)該控制結(jié)構(gòu),分析了控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能的影響,給出了參數(shù)設(shè)... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

風(fēng)電系統(tǒng)是通過一個(gè)背靠背變頻器將風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的能量饋送至負(fù)載側(cè),系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子頻率與負(fù)載側(cè)輸出電壓頻率完全解耦。針對(duì)風(fēng)機(jī)側(cè)調(diào)頻無法充分利用風(fēng)力資源的問題,本文通過在網(wǎng)側(cè)逆變器改進(jìn)控制策略來響應(yīng)頻率波動(dòng),釋放風(fēng)機(jī)側(cè)的功率備用,實(shí)現(xiàn)風(fēng)力資源的最大利用。由于頻率波動(dòng)的本質(zhì)是功率波動(dòng),對(duì)于網(wǎng)側(cè)逆變器而言,輸出電壓頻率波動(dòng)的原因是直流側(cè)功率與交流側(cè)功率不匹配,在考慮到風(fēng)機(jī)側(cè)運(yùn)行在最大功率追蹤控制曲線上,增加儲(chǔ)能模塊是必然的選擇。通過增加儲(chǔ)能模塊,一方面,當(dāng)風(fēng)速波動(dòng)導(dǎo)致機(jī)側(cè)變換器功率波動(dòng)時(shí),通過儲(chǔ)能模塊的功率支撐能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)側(cè)變換器輸出功率恒定,抑制機(jī)側(cè)變換器輸出功率波動(dòng)對(duì)網(wǎng)側(cè)變換器輸出功率造成的影響,從而提高風(fēng)機(jī)側(cè)輸出電能質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的削峰填谷;另一方面,當(dāng)切換負(fù)載或電網(wǎng)頻率波動(dòng)從而引起負(fù)載側(cè)變換器輸出頻率波動(dòng)時(shí),儲(chǔ)能模塊能夠提供網(wǎng)側(cè)逆變器調(diào)頻所需的功率備用,使得風(fēng)機(jī)側(cè)可以運(yùn)行在最大功率模式,減少棄風(fēng)電量、增加風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。圖1-2給出了在直流側(cè)增加儲(chǔ)能系統(tǒng)的直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖,其由直驅(qū)式風(fēng)機(jī)組、機(jī)側(cè)變換器、儲(chǔ)能模塊、負(fù)載側(cè)變換器、本地負(fù)載和電網(wǎng)組成。網(wǎng)側(cè)逆變器調(diào)頻控制是通過改變直流側(cè)功率饋送方式,從而滿足交流側(cè)負(fù)荷需求,從而使得頻率運(yùn)行在期望的范圍內(nèi)。頻率作為負(fù)荷和發(fā)電之間電能轉(zhuǎn)換過程中一種表現(xiàn)形式,系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí),負(fù)荷與發(fā)電之間保持平衡,頻率值保持穩(wěn)定;當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化,平衡被打破,頻率發(fā)生波動(dòng),采取控制策略控制使得頻率恢復(fù)穩(wěn)定,即負(fù)荷與發(fā)電之間重新恢復(fù)平衡。電力系統(tǒng)中按照頻率波動(dòng)大小、范圍下的控制策略劃分為一次調(diào)頻與二次調(diào)頻:一次調(diào)頻是針對(duì)快速的、幅值較小的頻率隨機(jī)波動(dòng);二次調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)頻率變化的響應(yīng)比一次調(diào)節(jié)要慢,并且頻率波動(dòng)沖擊性強(qiáng)、變動(dòng)幅度較大。

下垂控制因?yàn)榭刂坪唵?無需互聯(lián)通信,能夠?qū)崿F(xiàn)微電網(wǎng)在并網(wǎng)模式和獨(dú)立模式之間平滑切換,廣泛應(yīng)用在微電網(wǎng)一次調(diào)頻控制中[22-24]。如圖1-3給出了下垂控制原理圖,下垂控制通過建立有功功率調(diào)節(jié)頻率(P-f下垂)、無功功率調(diào)節(jié)電壓幅值(Q-V下垂)的數(shù)學(xué)模型,使得逆變器能夠根據(jù)輸出功率實(shí)現(xiàn)輸出電壓頻率、幅值的自動(dòng)調(diào)節(jié),從而模擬發(fā)電機(jī)的一次調(diào)頻、調(diào)壓能力[25]。但是下垂控制在諸多方面仍存在不足,當(dāng)前諸多研究針對(duì)下垂控制的諸多不足,做了以下幾種方面的改進(jìn):(1)線路阻抗對(duì)下垂控制的影響

【參考文獻(xiàn)】：
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