风电机组低电压穿越综合调控装置的研究

【摘要】：风能作为一种重要的可再生能源,以其清洁、资源丰富有着悠久的发展和利用史。随着风力发电在电力系统中所占的份额逐渐增大,风力发电技术及风电并网与电力系统的相互影响越来越受到国内外专家学者广泛关注和深入研究。对于大型风电场,风电场的退出会导致系统更大的功率缺额,不利于系统的稳定。因此各并网导则都要求风电场具有低电压穿越(Low voltage ride through, LVRT)能力,尽可能避免电网故障引起的风电场解列。目前我国在电力电网运行的风电机组,基本不具备低电压穿越能力。本文针对风电机组低电压穿越问题,提出了一种低电压穿越综合调控装置。该装置在电网侧发生电压暂降故障时串联在风机与电网之间,协助风机实现低电压穿越功能。 基于PSCAD/EMTDC平台搭建了风机发电并网系统模型,综合调控装置模型,并设计、验证了相应的控制策略。结果表明,应用本文中提出的综合调控装置可以实现风电机组低电压穿越功能。在电网发生电压暂降故障时,该装置能够稳定风机端电压,使其正常运行；同时综合调控装置还具有对风机端发出的有功功率进行消耗,以及无功补偿等功能。搭建了硬件实验平台,实验结果进一步验证了理论原理的正确性。 【关键词】：风力发电 低电压穿越 电压暂降 综合调控
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 低电压穿越技术的必要性10-14
• 1.2.1 低电压穿越技术的研究意义10-12
• 1.2.2 国内外低电压技术要求12-14
• 1.3 风电机组低电压穿越技术现状14-15
• 1.4 本文的研究内容15-16
• 第2章 异步风机运行原理与特性16-25
• 2.1 异步风机特点及原理16-18
• 2.1.1 异步电机16-17
• 2.1.2 异步风机工作原理17-18
• 2.2 异步风机控制模型18-20
• 2.3 异步风机运行特性20-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 低电压穿越装置电压暂降检测与控制方法25-33
• 3.1 风电机组低电压穿越系统简介25
• 3.2 电压暂降检测方法介绍25-26
• 3.3 电压暂降补偿控制策略26-29
• 3.3.1 同相补偿策略27
• 3.3.2 完全补偿策略27-28
• 3.3.3 补偿策略的选择和分析28-29
• 3.4 系统稳定性29-32
• 3.4.1 稳定性的基本概念29-30
• 3.4.2 线性系统稳定的充分必要条件30-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 低电压穿越综合调控装置的设计与控制33-38
• 4.1 综合调控装置结构及其功能33-34
• 4.2 系统主电路设计34-36
• 4.2.1 双向晶闸管34-35
• 4.2.2 固定电容器35
• 4.2.3 电压补偿装置35
• 4.2.4 直压侧耗能装置35-36
• 4.3 控制策略36-37
• 4.3.1 风机端控制策略36
• 4.3.2 电压补偿控制策略36-37
• 4.4 本章小结37-38
• 第5章 异步风机低电压穿越技术仿真与实验38-55
• 5.1 综合调控装置低电压穿越技术仿真38-48
• 5.1.1 电压暂降幅度25%的仿真分析38-41
• 5.1.2 电压暂降幅度50%的仿真分析41-43
• 5.1.3 电压暂降幅度80%的仿真分析43-47
• 5.1.4 系统稳定性分析47-48
• 5.2 硬件实验48-53
• 5.2.1 异步电机并网实验48-52
• 5.2.2 电压暂降补偿实验52-53
• 5.3 本章小结53-55
• 第6章 结论与展望55-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果59-60
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作60-61
• 致谢61

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