鼠笼型风电机组STATCOM/BESS控制策略研究

【摘要】：随着风力发电的发展,其在电力系统装机的容量比重逐年上升,有效提高风电机组电能质量成为该领域的研究热点之一。本文针对鼠笼型异步风电机组引入STATCOM/BESS系统,研究相应的控制策略,以改善鼠笼型风电机组的电能质量,且保证BESS工作在合理状态,避免其发生过充过放,延长使用寿命,降低风电运行成本。本文首先介绍了课题的背景、目的和意义,综述了无功补偿与储能系统目前国内外发展的情况,明确了本文的研究内容。其次,介绍了笼型风电机组STATCOM/BESS的系统总体结构及工作原理,论述了STATCOM的工作原理及调制方式。在介绍BESS系统数学模型的基础上,进行了其结构及参数设计,并对STATCOM/BESS主电路的滤波电感、滤波电容和直流侧电容进行了参数设计。再次,在论述STATCOM的常规矢量控制策略的基础上,提出了STATCOM/BESS有功无功解耦控制策略。这种控制策略不仅能够高效抑制风电机组输出的功率波动,实现单位功率因数并网控制,显著改善风电机组的电能质量,而且能够根据BESS的状态实时调节额外送入电网的功率,使BESS总是工作在合理的状态,避免过充过放,提高其使用寿命及可靠性。最后,在PSCAD仿真软件中搭建了包括鼠笼型风电机组、STATCOM/BESS系统及其控制器和电网的完整的系统仿真模型。仿真研究结果表明,在恒定加扰动风速、阶跃加扰动风速、渐变加扰动风速这三种风速下,STATCOM/BESS控制策略能够准确、快速、有效地平滑输送到电网的有功功率波动,实现单位功率因数控制,显著提高风电机组的电能质量。同时采用有功功率调节量算法,能够总是使BESS处于安全工作状态,有利于提高BESS系统的寿命及可靠性。 【关键词】：鼠笼型风电机组 电能质量 STATCOM 储能系统 解耦控制策略
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 引言8-14
• 1.1 课题研究的目的和意义8-9
• 1.2 风电接入电网的有关技术规定9-11
• 1.3 风电场STATCOM/BESS的研究现状11-12
• 1.3.1 风电场无功补偿的研究与应用概述11-12
• 1.3.2 风电场STATCOM/BESS的研究现状12
• 1.4 本文的主要研究内容12-14
• 第二章 鼠笼型风电机组STATCOM/BESS的组成原理及参数设计14-24
• 2.1 系统总体结构及工作原理14-15
• 2.2 STATCOM的组成及原理15-17
• 2.2.1 STATCOM的工作原理15-17
• 2.2.2 SPWM调制方式17
• 2.3 STATCOM/BESS的组成及原理17-20
• 2.3.1 BESS系统的数学模型17-19
• 2.3.2 BESS系统构成及参数设计19
• 2.3.3 STATCOM/BESS的工作原理19-20
• 2.4 STATCOM/BESS主电路参数设计20-23
• 2.4.1 滤波电感的选取20-22
• 2.4.2 滤波电容的选取22
• 2.4.3 直流侧电容的选取22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 鼠笼型风电机组STATCOM/BESS的控制策略研究24-36
• 3.1 基于矢量控制的STATCOM有功无功解耦控制策略24-28
• 3.1.1 STATCOM数学模型24-26
• 3.1.2 STATCOM有功无功解耦控制策略26-28
• 3.2 STATCOM/BESS的有功无功解耦控制策略28-32
• 3.2.1 STATCOM/BESS的简化电路28-29
• 3.2.2 STATCOM/BESS的数学模型29-31
• 3.2.3 STATCOM/BESS的有功无功解耦控制策略31-32
• 3.3 STATCOM/BESS控制策略中有功功率的给定计算32-35
• 3.3.1 有功功率低通滤波器设计32-33
• 3.3.2 根据蓄电池状态确定的充放电功率调节量计算33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 鼠笼型风电机组STATCOM/BESS控制策略仿真研究36-51
• 4.1 仿真环境36
• 4.2 系统仿真模型建立36-41
• 4.2.1 系统整体仿真模型36-37
• 4.2.2 风电机组仿真模型37-38
• 4.2.3 STATCOM/BESS控制仿真模型38-40
• 4.2.4 有功功率调节量计算模型40-41
• 4.3 STATCOM/BESS控制策略的仿真结果与分析41-50
• 4.3.1 恒定加扰动风速下的仿真结果41-44
• 4.3.2 阶跃加扰动风速下的仿真结果44-47
• 4.3.3 渐变加扰动风速下的仿真结果47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-55
• 致谢55

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