全功率整流异步风电系统的小扰动稳定性分析

【摘要】：在当今社会，面对着能源危机和环境污染的双重压力，风能作为一种环保的可再生能源已经受到了人们越来越多的关注，风力发电技术得到了飞速的发展。常见的风力发电机组主要有双馈型风电机组、永磁直驱式风电机组以及全功率整流异步风电机组。近年来，随着电力电子技术的不断发展，普通异步电机结构简单、坚固耐用、运行可靠、易于维护的诸多优点使得基于异步感应电机的全功率整流风电系统在整个风力发电产业中越来越受到重视，全功率异步风电机组的装机容量正在不断增大。本文主要针对这种风电系统进行研究和分析。 首先，本文详细描述了整个全功率整流异步风电系统的基本结构、工作原理以及运行特性。建立了包括风力机、传动系统、桨距角控制系统、异步电机以及双PWM变流器在内的数学模型。风电机组通过双PWM变流器连接到电网时，需要根据需要对变流器进行控制。根据Park坐标变换以及矢量解耦控制的原理，结合风电机组的数学模型，给出了基于转子磁场定向的机侧变流器控制策略。同时，根据网侧变流器的数学模型，结合网侧变流器的控制要求，得出了一种基于电网电压定向的矢量控制策略。 然后，在对电力系统小扰动稳定性分析的基本原理和方法进行了简单的介绍之后，对描述整个全功率异步风电系统的动态微分方程进行了线性化处理，得到了易于分析的小干扰方程。通过对方程的整理以及对中间变量的求解，确定了小干扰方程系数矩阵各元素的取值。根据计算出的特征值大小，分析了异步风电系统在受到小干扰时的稳定性。 最后，在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了全功率异步风电系统的各部分的详细模型。建立了含有异步风电机组的单机无穷大系统以及三机九节点系统模型。通过Simulink平台对系统受到小扰动时的运行特性、输出结果等方面进行了详细的仿真实验，验证了通过前面的理论分析得出的结论。 【关键词】：异步风电系统 双PWM变流器 小扰动稳定性 Matlab/Simulink
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 选题的背景及意义10-11
• 1.2 风力发电的发展概况11-15
• 1.2.1 世界风电的发展现状11-13
• 1.2.2 我国风电的发展现状13-15
• 1.3 风力发电系统的研究现状15-18
• 1.3.1 风力发电系统的种类15-16
• 1.3.2 常见的变速恒频风电系统16-18
• 1.4 风力发电系统对电网的影响18-21
• 1.5 本文的主要工作21-22
• 第2章 风力机和风能捕获原理22-31
• 2.1 引言22
• 2.2 风速和风能22-23
• 2.3 风力机及传动系统模型23-28
• 2.3.1 风力机的工作原理23-26
• 2.3.2 传动系统模型26-27
• 2.3.3 桨距角控制系统27-28
• 2.4 最大风能追踪原理28-30
• 2.5 小结30-31
• 第3章 异步风电机组的控制策略31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 异步感应电机的数学模型31-37
• 3.2.1 异步电机的等效模型31-32
• 3.2.2 三相坐标系下的异步电机方程32-34
• 3.2.3 两相旋转坐标系下的异步电机方程34-37
• 3.3 全功率变流器的控制策略37-42
• 3.3.1 矢量解耦控制原理37-38
• 3.3.2 机侧变流器控制策略38-39
• 3.3.3 网侧变流器控制策略39-42
• 3.4 小结42-43
• 第4章 异步风电系统的小扰动稳定性分析43-59
• 4.1 引言43
• 4.2 小扰动稳定性分析的基础43-47
• 4.2.1 小扰动稳定性的概念43-45
• 4.2.2 小扰动稳定性分析的方法45-47
• 4.3 异步风电系统的基本动态方程47-52
• 4.3.1 系统方程的标幺化47-48
• 4.3.2 异步电机的动态方程48-49
• 4.3.3 机侧控制系统的动态方程49-50
• 4.3.4 网侧控制系统的动态方程50-51
• 4.3.5 风力机模型的动态方程51-52
• 4.4 异步风电系统的线性化方程52-56
• 4.4.1 中间变量的处理53-55
• 4.4.2 系数矩阵各元素的求取55-56
• 4.5 特征值分析56-57
• 4.6 小结57-59
• 第5章 异步风电系统的建模与仿真59-71
• 5.1 引言59
• 5.2 异步风电系统的模型59-61
• 5.3 单机无穷大系统的仿真61-64
• 5.4 三机九节点系统的仿真64-70
• 5.5 小结70-71
• 结论与展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 附录 A 攻读硕士学位期间的学术成果78-79
• 附录 B 异步风电系统的参数79

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

鼠笼型全功率风电变换器控制策略研究与实验    王晗;王鹏;张建文;蔡旭;

基于鼠笼异步发电机风力发电控制系统的研究    吴竞之;张建文;蔡旭;王晗;

与风电并网相关的研究课题    雷亚洲

异步风电机组接入系统的小干扰稳定及控制    关宏亮;迟永宁;戴慧珠;杨以涵;

基于Matlab工具箱的电力系统小干扰稳定性分析    范广军,郁惟镛

风力发电最大风能追踪综述    吴政球;干磊;曾议;冷贵峰;罗建中;

包含风电场电力系统的小干扰稳定分析建模和仿真    汤宏,吴俊玲,周双喜

大容量风电场对电力系统小干扰稳定和阻尼特性的影响    张红光;张粒子;陈树勇;安宁;

并网型风力发电系统的研究    何东升;刘永强;王亚;

全功率驱动的异步风电机组的控制策略研究    王瑞新;王毅;孙品;

并网型风力发电系统的小扰动稳定性分析研究    李军军

风力发电对安徽电网的影响与对策    占勇;

适用于农网的中小功率风力发电电源研究    汪洋;成立;

风速变化的并网型风电场故障分析    李凤婷;晁勤;

风轮机特性的模拟    荆龙;王昕;汪至中;

远距离大容量风水互补系统的优化调度    田建伟;胡兆光;吴俊勇;周景宏;

基于MPC算法的电力系统负荷频率控制    杨罡;刘明光;屈志坚;

变速恒频双馈异步发电机组的控制技术    刘尹霞;刘峰;

基于模糊控制的智能风力发电机机舱控制    王海军;董海鹰;

基于瞬时无功理论的谐波电流检测法原理及内在联系探究    陈诚;

风力发电机组偏航控制系统    张嘉英;王文兰;蔡永刚;

我国高原地区风力发电研究    缪江豫;邢瑞鹏;

关联电力大系统的非线性分散控制    孙妙平;年晓红;

自抗扰控制技术在变速恒频双馈风力发电系统中的应用    周雪松;李超;马幼捷;李季;于阳;

积分模糊滑模控制在变速风力发电机组中的应用    杨锡运;刘欣然;

电力系统发电厂联络变压器的降损研究    胡伟;侯佑华;徐飞;于骥;

励磁系统调差环节对系统阻尼的影响机理和仿真分析    吴水军;陈晶;刘明群;杨滔;杨杨;

风电并网技术研究    赵莹;邹亚麟;

基于bladed软件的风力发电机组稳态风性能曲线研究    陆晔;滕蓓;祁恩荣;

含风电场电力系统潮流计算    吴义纯;丁明;张立军;

发电机无功功率与电力系统稳定运行    王正风;白涧;

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

无刷双馈电机建模及智能控制策略研究    邵宗凯

变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究    撖奥洋

受端系统暂态电压稳定机理研究    仲悟之

电网可靠性评估方法及可靠性基础理论研究    汪隆君

多直流馈入受端交流电网继电保护动作特性研究    张璞

基于输出预测和LMI方法的电力系统广域阻尼控制研究    罗珂

风能转换系统的分析、控制与优化方法研究    吴定会

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

大型压水堆核电站接入电网的理论和技术研究    施希

吉林省洮南风电场选址及长远发展分析    陈海清

风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法研究    陈建伟

船舶燃气轮机—发电系统稳定性研究    张丛辉

特高压交直流系统相互作用问题研究    张玉佳

船舶电力仿真系统建模及拓扑分析    徐滨海

风力发电机偏航控制系统的研究    金长生

大型风力机叶片的外形设计与数值模拟分析    魏义利

基于DSP的开关磁阻电机风力发电系统研究    王增国

兆瓦级风力发电机组整机结构强度分析    金大伟

基于LabVIEW的风力机叶片振动监测系统开发    陈顺章

直驱风力发电系统MPPT控制方法的研究    鲁闯;朱东柏;沈中元;刘密富;张小新;

永磁同步电机风力发电系统的自寻优控制    闫耀民,范瑜,汪至中

三相电压型变流器系统静态数学模型    李建林,王立乔,熊宇,张仲超

三相电压型PWM整流器控制技术综述    伍小杰;罗悦华;乔树通;

交流励磁变速恒频风力发电系统的运行与控制    刘其辉;贺益康;赵仁德;

三相高功率因数电压型PWM整流器控制策略    裘迅;方宇;王儒;邢岩;

1.5MW变速恒频双馈风力发电机组励磁控制系统试验研究    苑国锋;李永东;柴建云;姜新建;

双馈风力发电系统最大功率点跟踪控制策略    马祎炜;俞俊杰;吴国祥;陈国呈;

发电机在风力发电系统中的应用    王晓雪;

永磁同步直驱风力发电系统的并网变流器设计    瞿兴鸿;廖勇;姚骏;刘刃;

负荷动特性的建模及其对电压稳定的影响研究    林舜江

基于双馈感应电机的风力发电系统研究    张叶明

适用于微电网的逆变电源并联组网控制技术研究    贺敬

交流励磁双馈风力发电系统建模与仿真研究    曾志勇

变速恒频风电机组参与一次调频的控制方法研究    邹贤求

时滞环节对电力系统小扰动稳定性的影响    贾宏杰;陈建华;余晓丹;

并联电容补偿导致负阻尼现象成因初探    贾宏杰,余晓丹,余贻鑫

考虑时滞影响的电力系统小扰动稳定域    贾宏杰;谢星星;余晓丹;

复杂电力大系统振荡稳定性研究述评    郝正航;陈卓;

动态条件下并联补偿对系统电压小扰动稳定性影响的研究    贾宏杰;李聪利;庄健;

考虑小扰动稳定约束最优潮流的直接解法    陈李宾;汤放奇;周任军;胡敏;

平班水电厂单机小扰动稳定性试验研究    李凌;牟才荣;高文建;刘南平;刘蔚;

基于小扰动稳定域的电力系统概率安全分析    余晓丹;曹树存;那广宇;贾宏杰;

区域电力市场在缺电情况下的小扰动稳定性    党晓强;刘俊勇;杨可;刘继春;刘嘉佳;

电力系统时滞稳定裕度求解方法    贾宏杰;尚蕊;张宝贵;

基于储能的直驱风电系统低电压穿越控制策略    张坤;陆继明;毛承雄;王丹;

7 500kN三缸同步压机液电系统设计与调试    张小蓉;杨永军;王建杰;徐扬;陈孝朱;

一个电系统的记忆效应分析    高金;韩铭武;

太阳光电系统在照明领域之应用发展探讨    冯文信;

风电接入系统中TCSC的优化作用    吴玥;孔晓民;潘雄;师瑞峰;

浅谈乐局北部矿区供电技术改造    许敦昂;

高速公路交通工程机电系统工程质量检验评定办法与标准的研究    张学锋;陈飚;郭成林;

复杂微力—电系统的细观结构力学与破坏力学(提纲)    余寿文;

前言    

煤矿6kV供电系统继电保护装置与管理    曹永军;

市领导深入广电系统调研    记者　 宋芳

州广电系统民主评议行风评议大会召开    本报记者　王春波　见习记者　张黎

“三共”活动经验交流会在疆召开    通讯员 朱建军 驻部队记者 张怀敏

我州卫星广播电视转星调整工作进展顺利    记者 孔云秀

非常时期需“非常”合作    本报记者　徐超

省广电系统行风建设跟踪检查评议会召开    张雪飞

油田高效节能防盗电系统在华北油田成功实施    记者 张建峰

央视国际IPTV悄然上路    本报记者　 陈中小路

闪光的电波    本报记者 宋轩

天威视讯拟深圳上市    马晓芳

并网型风力发电系统的小扰动稳定性分析研究    李军军

计及励磁饱和环节的电力系统小扰动稳定性分析与控制    李江

基于域、分岔以及递归投影方法的电力系统稳定性分析    范孟华

用于增强系统整体功角稳定性的电力系统稳定器参数协调设计    袁世强

多馈入直流输电系统的控制策略研究    杨卫东

多层结构铁电系统的物理性质研究    吴银忠

电力市场中备用对运行可靠性及市场稳定性的影响研究    贾燕冰

电网故障下直驱永磁同步风电系统的持续运行与变流控制    邓秋玲

基于分岔理论的交直流电力系统电压稳定性分析方法研究    庄慧敏

高压直流输电系统次同步振荡阻尼特性研究    周长春

全功率整流异步风电系统的小扰动稳定性分析    杨斌

永磁风力发电机组小扰动稳定性分析    冯闯

时滞对电力系统稳定性的影响    谢星星

发电机阻尼和参数扰动对系统稳定性的影响    缪钟灵

自并励系统对电力系统稳定影响的研究    司瑞华

自并励系统对电力系统稳定影响的研究    司瑞华

基于TSMC的直驱风电系统低电压穿越技术的研究    颜宁

基于GO法的中国实验快堆核岛供电系统可靠性分析    康晓辉

供电系统谐波分析仿真软件研制    牛柏林

风/光互补混合发电系统优化设计    李爽