风电引起的电压波动与闪变抑制方法研究

【摘要】：随着风电机组制造水平的提高和各国政府对风力发电的鼓励和支持,风电场的装机规模越来越大。同时,风力设计水平、叶片材料等方面的技术进步,使得风机的单机容量也在不断增大,从最初的十几千瓦到现在的几兆瓦。单机容量越大就意味着更好的效益,同时也不可避免地增大了风机的尺寸。塔架越高、风轮半径越大,风机受到塔影和风剪切效应的影响也就更大。这样一来,风机输出功率的波动必将越来越严重,有可能因此受到电能质量标准的限制而不能成功并网。本文旨在改善风电场电能质量,解决功率波动带来的影响之一,电压波动与闪变问题。本文从引起风电场PCC处电压波动与闪变的因素入手,对比各种抑制方法的优劣后,设计了考虑风切和塔影效应在内的的电压波动与闪变抑制器。主要工作内容有:搭建考虑塔影和风剪切效应的动态风速模型,搭建风力发电机系统模型,搭建变桨距控制系统模型,搭建风电场电压波动与闪变抑制控制器模型。从仿真结果来看,将带有桨距角控制系统的小型风机应用于整个风电场来达到抑制PCC处电压波动与闪变水平,这一设计思路经得起实验数据的考验,并具有节能、成本低、效果好等优点。 【关键词】：风力发电 塔影效应 风剪切效应 电压波动与闪变
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614;TM712
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 第1章 绪论6-12
• 1.1 研究背景和意义6-7
• 1.2 国内外研究现状7-10
• 1.3 本文的主要研究内容10-12
• 第2章 引起风电场电压波动和闪变的因素研究12-19
• 2.1 电压波动与闪变的概念12-14
• 2.1.1 电压波动12-13
• 2.1.2 闪变13-14
• 2.2 风电场电压波动和闪变的起因14-17
• 2.2.1 风速的变化和分布15
• 2.2.2 风电机组类型和控制系统15-16
• 2.2.3 电网状况16-17
• 2.2.4 其它17
• 2.3 本章小结17-19
• 第3章 波动与闪变抑制方法研究与对比19-28
• 3.1 无功补偿装置19-23
• 3.1.1 并联电容器和调相机19
• 3.1.2 静止无功补偿装置（SVC）19-20
• 3.1.3 静止同步补偿器（STATCOM）20-23
• 3.2 变速电机变频器控制23
• 3.3 桨距角控制23-25
• 3.3.1 统一变桨距控制系统23-24
• 3.3.2 独立变桨距控制系统24-25
• 3.4 储能装置25-26
• 3.5 其它综合控制装置26-27
• 3.5.1 有源滤波器26-27
• 3.5.2 动态电压恢复器27
• 3.6 本章小结27-28
• 第4章 风力发电机系统建模28-39
• 4.1 考虑风剪切与塔影效应的动态风速计算与建模28-34
• 4.1.1 风剪切等效模型28-29
• 4.1.2 塔影效应模型29-30
• 4.1.3 等效风速计算30-34
• 4.2 桨距角控制系统数学模型34-35
• 4.3 风机数学模型35-38
• 4.3.1 风轮模型35
• 4.3.2 发电机模型35-36
• 4.3.3 传动系统模型36
• 4.3.4 风机数学模型的实现36-38
• 4.4 本章总结38-39
• 第5章 风电引起的电压波动与闪变抑制控制器的实现39-49
• 5.1 控制系统设计39-42
• 5.1.1 基本构思39-40
• 5.1.2 滤波器设计40-41
• 5.1.3 补偿风机参数选择41-42
• 5.2 控制器应用于单台风机42-44
• 5.3 控制器应用于风电场44-48
• 5.3.1 风电场等值44-47
• 5.3.2 控制器应用于风电场的仿真结果47-48
• 5.4 本章小结48-49
• 第6章 结论与展望49-51
• 6.1 主要结论49-50
• 6.2 前景展望50-51
• 参考文献51-54
• 本人硕士期间发表论文54-55
• 致谢55-57

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