风电机组低电压穿越综合调控装置的研究

论文摘要

风能作为一种重要的可再生能源,以其清洁、资源丰富有着悠久的发展和利用史。随着风力发电在电力系统中所占的份额逐渐增大,风力发电技术及风电并网与电力系统的相互影响越来越受到国内外专家学者广泛关注和深入研究。对于大型风电场,风电场的退出会导致系统更大的功率缺额,不利于系统的稳定。因此各并网导则都要求风电场具有低电压穿越(Low voltage ride through, LVRT)能力,尽可能避免电网故障引起的风电场解列。目前我国在电力电网运行的风电机组,基本不具备低电压穿越能力。本文针对风电机组低电压穿越问题,提出了一种低电压穿越综合调控装置。该装置在电网侧发生电压暂降故障时串联在风机与电网之间,协助风机实现低电压穿越功能。基于PSCAD/EMTDC平台搭建了风机发电并网系统模型,综合调控装置模型,并设计、验证了相应的控制策略。结果表明,应用本文中提出的综合调控装置可以实现风电机组低电压穿越功能。在电网发生电压暂降故障时,该装置能够稳定风机端电压,使其正常运行；同时综合调控装置还具有对风机端发出的有功功率进行消耗,以及无功补偿等功能。搭建了硬件实验平台,实验结果进一步验证了理论原理的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 低电压穿越技术的必要性
• 1.2.1 低电压穿越技术的研究意义
• 1.2.2 国内外低电压技术要求
• 1.3 风电机组低电压穿越技术现状
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 异步风机运行原理与特性
• 2.1 异步风机特点及原理
• 2.1.1 异步电机
• 2.1.2 异步风机工作原理
• 2.2 异步风机控制模型
• 2.3 异步风机运行特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 低电压穿越装置电压暂降检测与控制方法
• 3.1 风电机组低电压穿越系统简介
• 3.2 电压暂降检测方法介绍
• 3.3 电压暂降补偿控制策略
• 3.3.1 同相补偿策略
• 3.3.2 完全补偿策略
• 3.3.3 补偿策略的选择和分析
• 3.4 系统稳定性
• 3.4.1 稳定性的基本概念
• 3.4.2 线性系统稳定的充分必要条件
• 3.5 本章小结
• 第4章 低电压穿越综合调控装置的设计与控制
• 4.1 综合调控装置结构及其功能
• 4.2 系统主电路设计
• 4.2.1 双向晶闸管
• 4.2.2 固定电容器
• 4.2.3 电压补偿装置
• 4.2.4 直压侧耗能装置
• 4.3 控制策略
• 4.3.1 风机端控制策略
• 4.3.2 电压补偿控制策略
• 4.4 本章小结
• 第5章 异步风机低电压穿越技术仿真与实验
• 5.1 综合调控装置低电压穿越技术仿真
• 5.1.1 电压暂降幅度25%的仿真分析
• 5.1.2 电压暂降幅度50%的仿真分析
• 5.1.3 电压暂降幅度80%的仿真分析
• 5.1.4 系统稳定性分析
• 5.2 硬件实验
• 5.2.1 异步电机并网实验
• 5.2.2 电压暂降补偿实验
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作
• 致谢