风电场有功功率控制中的风力发电机组仿真研究

论文摘要

风力发电技术的发展给风电的相关技术领域带来了新的机遇和新的要求。现有风力发电机组的仿真技术已经不能完全满足这些新的要求,所以需要在现有仿真技术水平的基础上,对风力发电机组进行进一步的仿真研究。随着风力发电的快速发展,风力资源的随机性等因素对电能质量的影响越来越大,风电场有功功率控制技术可以提高电网的稳定性。因此,为了加快风电场有功功率控制技术的设计和优化速度,风力发电机组在给定功率设定值条件下的仿真研究是风力发电机组仿真研究的一个发展趋势,同时风力发电机组的仿真研究中采用的网络通信方式也成为一个关键问题。为了对风电场有功功率控制下的风力发电机组进行仿真研究,从而加快其设计和优化速度,最终提高电网稳定性,本研究主要完成了以下工作:1.分析大规模风电并网后对电力系统的影响。研究了风电场有功功率控制策略,并分析得到了风电场有功功率控制系统的总体结构。2.深入研究风力发电机组特性,从变速恒频风力发电机组模型、运行特性和控制原理入手,对现有风力发电机组模型进行设计实现,主要包括状态的模拟和通信功能。其创新性主要有:第一,在风力发电机组的仿真中加入在给定功率设定值条件下的仿真作用;第二,仿真过程中的网络通信方式采用Modbus/TCP协议。3.设计实现风力发电机组仿真系统,包括仿真模块的实现、仿真系统关键技术的实现(关键技术包括拓扑排序思想、仿真算法和仿真实时性等),最后分析了仿真系统的基本实例的仿真结果。基于以上的研究工作,本文首先完成了风力发电机组本身的仿真,分析验证了在给定功率设定值条件下和模拟各种故障条件下的功率输出情况,然后完成风电场有功功率控制系统搭建,并对整个系统进行了仿真。仿真结果表明,本文所设计的风力发电机组仿真系统,可以正确地达到风电场有功功率控制下的仿真目标,最终实现了风电场有功功率控制系统的仿真。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势
• 1.2.1. 风力发电机组的研究现状与发展趋势
• 1.2.2. 风电场有功功率控制的研究现状与发展趋势
• 1.2.3. 仿真技术的研究现状与发展趋势
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 风电场的有功功率控制策略研究
• 2.1 风电并网对电力系统的影响
• 2.2 风电场有功功率控制策略的研究
• 2.2.1. 功率预测算法的研究
• 2.2.2. 功率分配策略的研究
• 2.2.3. 有功功率的控制模式
• 2.3 风电场有功功率控制系统总体设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 风力发电机组的特性研究
• 3.1 风速模型
• 3.2 风力发电机组的模型研究
• 3.2.1. 风力机模型
• 3.2.2. 发电机模型
• 3.2.3. 桨距角执行机构模型
• 3.3 风力发电机组的运行控制研究
• 3.3.1. 风力发电机组的运行特性分析
• 3.3.2. 风力发电机组的控制
• 3.4 本章小结
• 第四章 风电场有功功率控制下的风力发电机组仿真模型
• 4.1 风电场有功功率控制下风力发电机组的仿真研究
• 4.2 风力发电机组的状态模型
• 4.2.1. 风力发电机组的状态模拟
• 4.2.2. 风力发电机组的状态模型设计
• 4.3 风力发电机组的网络通信模型
• 4.3.1. 风力发电机组的网络通信方式
• 4.3.2. 风力发电机组的网络通信模型设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 仿真试验中仿真系统的设计
• 5.1 仿真系统仿真模块的研究与实现
• 5.1.1. 风速模块
• 5.1.2. 风力机模块
• 5.1.3. 风力发电机部件
• 5.1.4. 控制模块
• 5.1.5. 有功功率控制系统下的功能模块
• 5.2 仿真系统关键技术的研究与实现
• 5.2.1 拓扑排序思想的研究与实现
• 5.2.2 仿真算法的研究与实现
• 5.2.3 仿真实时性的研究与实现
• 5.3 仿真实例
• 5.3.1. 仿真系统模块的仿真
• 5.3.2. 仿真系统仿真算法的仿真
• 5.3.3. 仿真系统模型的仿真
• 5.4 本章小结
• 第六章 风电场有功功率控制下的风力发电机组仿真实验
• 6.1 仿真实验的工具与平台
• 6.1.1. 仿真实验的工具
• 6.1.2. 仿真实验的平台
• 6.2 仿真实验的目标与步骤
• 6.3 仿真实验的结果分析
• 6.3.1. 风力发电机组的仿真结果分析
• 6.3.2. 风电场有功功率控制的仿真结果分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士研究生期间取得的研究成果