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双馈风电机组并网稳定性研究

作　者: 张忠志
导　师: 赵辉
学　校: 天津理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 双馈风力发电机风力发电并网数学模型
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

能源、环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。风力发电清洁无污染,施工周期短,投资灵活,占地少,具有较好的经济效益和社会效益。目前,我国风电领域的理论和应用研究与发达国家存在很大差距。在风力发电技术中,变速恒频风力发电技术已经成为主要的发展方向之一。随着风力发电技术的不断发展,风力发电机组单机容量越来越大,并网时对电网的影响不容忽视,因此,深入研究风电机组并网对电网的影响,成为迫切需要解决的问题。本文立足于理论与实践,对变速恒频双馈风电机组并网稳定性进行了研究。本文首先介绍了国内外风力发电的发展和现状,阐述了变速恒频双馈风力发电系统的基本结构。对双馈风电机组的运行原理进行了分析,利用坐标变换对双馈发电机的数学模型进行了理论推导,建立了变速恒频双馈风力发电机在dp同步旋转坐标系下的数学模型以及风力发电系统其它各部分的数学模型。通过所建立的数学模型,在Matlab/Simulink仿真软件中搭建了系统并网仿真模型,对双馈风电机组并网后受到风速扰动和系统线路故障的情况,进行了动态仿真。仿真结果分析表明,双馈风力发电系统在受到风速扰动时,能有效的利用风能,保证并网电压的稳定性,使系统处于稳定运行状态；线路发生单相接地故障时,双馈风电机组具有无功调节能力,能进行适当的调控,保证系统稳定性。通过研究表明,双馈风电机组在并网时,有良好的动态稳定性,能进行适当的调控,保证系统的稳定性,为今后变速恒频风电机组并网的更深入研究奠定了基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-18
  1.1 课题研究的意义  9-10
  1.2 国内外风力发电的发展现状  10-13
    1.2.1 国内风电发展现状  10-11
    1.2.2 国外风电发展现状  11-13
  1.3 风力发电系统概述  13-16
    1.3.1 风力发电系统分类  13-14
    1.3.2 变速恒频发电系统研究现状  14-16
  1.4 风力发电发展趋势  16-17
  1.5 本文的研究内容  17
  1.6 本章小结  17-18
第二章双馈风电机组结构与运行原理  18-23
  2.1 双馈发电机的特点  18
  2.2 双馈发电系统的基本结构  18-19
  2.3 双馈风力发电机运行原理  19-20
  2.4 双馈电机能量流动及平衡关系  20-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章风力发电系统数学模型  23-32
  3.1 风速数学模型  23-25
    3.1.1 基本风  23
    3.1.2 阵风  23-24
    3.1.3 渐变风  24
    3.1.4 随机风  24
    3.1.5 风速仿真  24-25
  3.2 风力机数学模型  25
  3.3 机械传动部分数学模型  25-26
  3.4 双馈发电机数学模型  26-31
    3.4.1 坐标变换  26
    3.4.2 三相静止坐标系下的模型  26-29
    3.4.3 二相旋转坐标系下的模型  29-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章双馈风力发电并网方式及控制  32-43
  4.1 异步发电机并网方式  32-33
  4.2 变速恒频发电机并网方式  33-36
    4.2.1 空载并网方式  33
    4.2.2 带独立负载并网方式  33-34
    4.2.3 孤岛并网方式  34-36
  4.3 系统控制策略  36-42
    4.3.1 最大风能捕获控制  36-38
    4.3.2 变浆距控制  38-40
    4.3.3 无功功率控制  40-42
  4.4 本章小结  42-43
第五章风电机组并网稳定性仿真分析  43-50
  5.1 仿真系统描述  43-44
  5.2 仿真参数设置  44-46
  5.3 风速扰动下的仿真  46-49
    5.3.1 渐变风下的仿真  46-47
    5.3.2 阵风下的仿真  47-48
    5.3.3 系统线路故障仿真  48-49
  5.4 本章小结  49-50
第六章结论与展望  50-51
参考文献  51-54
发表论文和科研情况说明  54-55
致谢  55

双馈风电机组并网稳定性研究

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