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双馈式风机并网及功率补偿控制策略研究

作　者: 闫超
导　师: 林威
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: DFIG 惯量控制减载运行控制频率控制
分类号: TM315
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 46次
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内容摘要

随着双馈式发电机组（DFIG）的穿透率越来越高，电网系统的频率稳定性受到了严重的影响。DFIG发电机组由于其输出的功率与电网频率之间的解耦关系，致使其对电网频率的变化没有响应；同时由于DFIG发电机组运行在最大功率跟踪（MPPT）模式下，无法在输出额外的有功功率来支撑电网频率。因此需要研究DFIG发电机组的频率控制策略，设计一个控制器使其积极响应系统的频率变化。本文首先分析了DFIG发电机组的控制系统，包括风力机控制系统、双馈式发电机的数学模型以及DFIG发电机组的解耦控制；在DIgSILENT中搭建了DFIG发电机组的控制系统模型；其次在分析系统稳定性的基础上通过仿真分析了不同发电机的频率响应特性，以及DFIG发电机组在不同穿透率下的频率响应特行，提出了用于双馈式发电机组的虚拟惯量控制，能够对电网的频率降低做出响应，表现出风电机组的惯量作用，支持电网频率，降低电网频率变化率。然后通过分析备用发电容量对频率变化的影响，提出了一种DFIG减载运行的控制方法，使得DFIG发电机组实时保留着一部分备用发电容量，实现了有功功率控制；同时附加频率控制环将减载的容量参与至系统频率调节之中，改善了系统频率的稳态特性；最后，通过仿真结果验证了虚拟惯性控制和减载调频控制的有效性，以及在两种控制方法共同作用下降低了系统的频率的初始变化率及稳态误差。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-12
  1.1 课题的来源及研究的目的和意义  8-9
  1.2 风电并网运行对电网的影响  9-10
  1.3 研究现状  10-11
  1.4 本文主要研究内容  11-12
第2章双馈式风电机组控制系统模型  12-22
  2.1 引言  12
  2.2 仿真平台介绍  12-13
  2.3 双馈式发电机组控制系统  13-19
    2.3.1 风力机控制系统  14-17
    2.3.2 双馈式发电机控制系统  17-19
  2.4 风电场等值模型  19-21
  2.5 小结  21-22
第3章频率稳定性分析  22-32
  3.1 引言  22
  3.2 频率稳定性概述  22-23
  3.3 风电系统的频率特性及其响应  23-25
  3.4 仿真系统及仿真分析  25-31
    3.4.1 仿真系统  25-26
    3.4.2 仿真结果及分析  26-31
  3.5 小结  31-32
第4章控制器设计及仿真  32-54
  4.1 引言  32
  4.2 虚拟惯量控制  32-38
    4.2.1 频率惯性控制模块  33-36
    4.2.2 频率比例控制模块  36-37
    4.2.3 转速保护模块  37-38
  4.3 减载调频控制  38-45
    4.3.1 减载控制方案确定  39-40
    4.3.2 减载控制器设计  40-45
  4.4 综合控制  45-46
  4.5 仿真及验证  46-53
    4.5.1 仿真系统  46-47
    4.5.2 仿真结果及分析  47-53
  4.6 小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-59
致谢  59

双馈式风机并网及功率补偿控制策略研究

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