SVS在风电场低电压穿越中的控制策略研究

论文摘要

随着风力发电近些年来的迅猛发展,风电在整个电力能源中所占的比重也越来越大,它对电网的影响也逐渐被人们所重视。尤其是在电网电压瞬间跌落时,风力发电机组如何保持并网发电,且能够支持电网电压恢复,成为研究的热点。TSC、SVC与STATCOM是电力系统无功补偿和电压调整的重要装置。本课题针对STATCOM低压时性能优越、动态响应速度快而额定补偿容量较小的矛盾,结合TSC和SVC的容量较大而在端电压较低时补偿能力大幅下降的情况,提出用TSC、SVC与STATCOM组成三环补偿联合运行的并联无功补偿系统(SVS)。论文以TSC、SVC和STATCOM为基础,给出了SVS的基本电路拓扑结构,建立了数学模型并分析其工作原理和运行特性。论文提出针对维持并网点母线电压恒定与预防电压崩溃相结合的控制策略,以经典PI控制思想为基础设计了对三环补偿无功协调分配的控制算法,并在此基础上,利用模糊控制理论,提高系统的响应速度和控制精度。论文建立了系统级仿真模型,证明了所提出的SVS混合装置具有良好的无功补偿效果,能有效增强风电场的低电压穿越能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 选题背景
• 1-1-1 风力发电发展概况
• 1-1-2 电网电压跌落对风力发电系统的影响
• 1-1-3 低电压穿越
• 1-2 并联无功补偿的研究与应用
• 1-2-1 变阻抗型静止无功补偿器
• 1-2-2 电压源逆变型静止无功补偿器
• 1-3 本文的主要工作
• 第二章 双馈型风力发电系统的低电压运行特性
• 2-1 双馈感应风电机组数学模型
• 2-1-1 风力机数学模型
• 2-1-2 双馈感应发电机数学模型
• 2-1-3 网侧变流器数学模型
• 2-2 电压跌落时双馈感应发电机组动态行为分析
• 2-2-1 双馈感应风力发电机在电压跌落时的响应
• 2-2-2 电压跌落时转子绕组动态过程分析
• 2-2-3 电压跌落时直流母线电压的影响
• 2-3 本章小结
• 第三章 并联无功补偿基本理论与 SVS 的基本原理
• 3-1 并联无功补偿的基本理论
• 3-1-1 并联无功补偿
• 3-1-2 并联无功补偿与电力系统静态稳定性
• 3-1-3 并联无功补偿与电力系统暂态稳定性
• 3-2 SVS 组成部件的基本原理及其数学模型
• 3-2-1 TSC 的基本原理及数学模型
• 3-2-2 FC-TCR 型SVC 的基本原理及数学模型
• 3-2-3 STATCOM 的基本原理及数学模型
• 3-3 SVS 运行区域分析
• 3-4 本章小结
• 第四章 SVS 控制策略及控制系统设计
• 4-1 SVS 的控制策略
• 4-1-1 恒定电压运行主体控制
• 4-1-2 功角暂态稳定辅助控制
• 4-1-3 基于电压稳定裕度的电压崩溃预防控制
• 4-2 SVS 控制系统的结构和设计
• 4-2-1 电压崩溃预防检测单元
• 4-2-2 三闭环控制单元
• 4-2-3 无功协调分配控制单元
• 4-2-4 功角暂态稳定辅助控制单元
• 4-2-5 SVS 控制系统的结构总图
• 4-3 本章小结
• 第五章 系统仿真
• 5-1 MATLAB/SIMULINK 仿真技术概述
• 5-2 系统模型建立及分析
• 5-3 仿真结果及结果分析
• 5-4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 致谢