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基于VSC-HVDC的风电场并网控制策略研究

作　者: 徐希望
导　师: 李庚银
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 风电场轻型高压直流矢量控制双馈感应风力发电机组永磁直驱风力发电机组
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

风能是一种清洁的可再生能源,在能源短缺和环境污染日益严重的今天,对风能的开发利用具有非常重要的意义。风力发电在世界范围内得到了迅速发展,尤其是在欧洲。过去我国风力发电发展较为缓慢,但如今政府已颁布相关法律和政策以推功风力发电在我国的发展。在此背景下,论文重点研究了目前两个主流机组的数学建模和控制、基于VSC-HVDC的风电场并网控制等风电相关问题。论文主要内容包括：(1)对在大型风力发电场中应用最为广泛的双馈感应风力发电机组(DFIG)和永磁直驱风力发电机组(PMSG)进行了理论研究分析,对其数学模型做了详细推导,采用矢量控制技术详细推导了各控制方程,讨论了基于最有功率的最大风能追踪方方法。(2)研究了基于VSC-HVDC的风电场并网控制策略,设计了VSC-HVDC的控制系统,包括电流内环解耦控制环节和由定直流电压控制模型,定交流电压控制模型以及定有功功率和无功功率控制模型组成的外环控制环节。(3)研究了交流侧系统故障情况下的控制策略。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  10-11
  1.2 课题的研究现状  11-14
    1.2.1 风力发电技术  11-14
  1.3 VSC-HVDC技术  14-17
    1.3.1 VSC-HVDC输电技术概述  14-15
    1.3.2 国内外研究动态  15-17
  1.4 论文主要工作  17-18
第2章双馈感应风力发电机组建模仿真  18-44
  2.1 引言  18
  2.2 双馈感应风力发电的运行特性  18-20
  2.3 双馈发电系统的数学模型  20-30
    2.3.1 风力机数学模型  20-22
    2.3.2 传动系统模型  22
    2.3.3 abc坐标系下的数学模型  22-24
    2.3.4 dq0坐标系下的数学模型  24-28
    2.3.5 系统矢量控制策略  28-30
  2.4 最大风能捕获  30-33
    2.4.1 最大风能捕获原理  30-31
    2.4.2 有功参考值的计算  31-33
  2.5 双馈风力发电系统整体仿真  33-43
    2.5.1 仿真参数  34
    2.5.2 仿真结果及其分析  34-43
  2.6 本章小结  43-44
第3章永磁直驱风力发电机组建模仿真  44-63
  3.1 引言  44
  3.2 运行原理  44-45
  3.3 直驱风力发电系统的数学模型  45-54
    3.3.1 abc坐标下的数学模型  46-47
    3.3.2 dq0坐标下的数学模型  47-48
    3.3.3 dq0坐标下标幺值方程  48-49
    3.3.4 机侧磁链定向矢量控制原理  49-50
    3.3.5 机侧电流控制策略  50-52
    3.3.6 网测变流器abc坐标下数学模型  52
    3.3.7 网侧变流器dq0坐标下数学模型  52-53
    3.3.8 网侧电压定向矢量控制原理  53-54
  3.4 最大风能捕获  54-55
  3.5 直驱风力发电机组整体仿真  55-62
    3.5.1 仿真模型  55-59
    3.5.2 仿真参数  59
    3.5.3 防真结果及其分析  59-62
  3.6 本章小结  62-63
第4章 VSC-HVDC输电系统及其控制  63-75
  4.1 引言  63
  4.2 VSC-HVDC输电技术慨述  63-66
    4.2.1 VSC-HVDC输电与传统直流输电的区别  63-64
    4.2.2 VSC-HVDC输电技术特点  64
    4.2.3 VSC-HVDC应用领域  64-65
    4.2.4 VSC-HVDC输电系统结构  65-66
  4.3 VSC-HVDC系统的数学模型  66-70
    4.3.1 电压源换流器数学模型  66-67
    4.3.2 滤波器数学模型  67-69
    4.3.3 锁相环节模型  69-70
  4.4 VSC-HVDC控制系统模型  70-73
    4.4.1 电流内环控制模型  71-72
    4.4.2 直流电压控制模型  72
    4.4.3 有功和无功功率控制模型  72-73
    4.4.4 交流电压控制模型  73
  4.5 交流系统侧故障时的控制策略  73-74
  4.6 本章小结  74-75
第5章基于VSC-HVDC的风电场建模仿真  75-93
  5.1 引言  75
  5.2 风电场并网仿真  75-81
    5.2.1 仿真模型  75-77
    5.2.2 仿真结果及其分析  77-81
  5.3 控制参数变化时的动态呐响应  81-86
    5.3.1 参考无功功率变化  81-83
    5.3.2 直流电压参考值变化  83-86
  5.4 故障状态下的动态响应  86-92
    5.4.1 单相接地故障  87-88
    5.4.2 两相相间故障  88-89
    5.4.3 两相接地故障  89-91
    5.4.4 三相接地故障  91-92
  5.5 本章小结  92-93
第6章结论与展望  93-95
参考文献  95-100
附录  100-104
攻读硕士学位期间发表的论文  104-105
攻读硕士学位期间参加的科研工作  105-106
致谢  106

基于VSC-HVDC的风电场并网控制策略研究

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