学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

海上风电场应用轻型直流输电技术研究

作　者: 丁扬
导　师: 姚兴佳
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 双馈感应发电机轻型直流输电矢量控制暂态电压稳定
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 172次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着风电市场的不断发展和土地资源的紧缺,海上风电场的发展已受到各个国家的重视。而风电功率的间歇性和随机性会对电网的电能质量造成很大的影响。而基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)因其柔性的功率控制能力,将会在海上风电场的并网连接中得到广泛的应用。双馈感应发电机(DFIG)作为风力发电机主流机型,本文首先分析DFIG的工作原理和数学模型,提出采用定子电压定向和电网侧电压定向的矢量控制策略,实现双馈感应型风力发电机组的功率解耦;其次,分析VSC-HVDC工作原理和数学模型,结合海上风力发电的特点,并网技术及其国内外发展态势,设计适用于海上风电场的VSC-HVDC的协调控制策略,即海上风电场换流器(VSC1)采用定有功功率和定无功功率的矢量控制策略,岸上换流器(VSC2)采用定直流电压和定交流电压的矢量控制策略,实现整个系统有功无功解耦的稳态运行控制。为验证风场采用VSC-HVDC并网方式的优越性,本文基于PSCAD/EMTDC仿真平台作以下仿真:首先,在风速变化的情况下,通过仿真结果可以看出,VSC-HVDC能够及时的将风电功率进行传输,输电过程中,直流线路及两端交流侧电压稳定;其次,海上风电场在采用不同的并网方式下(交流并网和VSC-HVDC并网),设置电网侧发生短路故障,通过仿真结果可以看出,在故障发生时VSC-HVDC能够维持风电场电压稳定,实现风力发电机的不脱网运行,跟交流并网方式相比较,其优势明显;最后,在采用VSC-HVDC并网方式时,分别设置风场侧和电网侧发生短路故障,通过仿真结果可以看出,VSC-HVDC输电系统在暂态过程中对故障隔离,防止事故进一步的扩大。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-21
  1.1 引言  11
  1.2 海上风电场概述  11-13
    1.2.1 海上风电场的特点  11-12
    1.2.2 海上风电场发展现状  12-13
  1.3 风电场并网对电力系统影响  13-15
    1.3.1 风电场接入电力系统的技术规定  13-14
    1.3.2 风电场并网对电网稳定性的影响  14-15
  1.4 海上风电场并网技术  15-18
    1.4.1 VSC-HVDC 技术兴起及发展  17
    1.4.2 VSC-HVDC 在近海风电场中的应用  17-18
  1.5 VSC-HVDC 风电工程范例  18-19
    1.5.1 Tjaereborg 柔性直流输电工程  18-19
    1.5.2 Gotland 轻型直流输电工程  19
  1.6 本文主要的工作  19-21
第二章 DFIG 风力发电机组的数学模型  21-34
  2.1 风速模型  21-22
  2.2 风力机模型  22-24
  2.3 传动机构模型  24-25
  2.4 DFIG 风力发电机组工作原理  25-27
  2.5 DFIG 的数学模型  27-34
    2.5.1 DFIG 的基本电磁关系  28-29
    2.5.2 三相静止坐标系下的数学模型  29-32
    2.5.3 dq 坐标系下的数学模型  32-34
第三章 DFIG 风力发电机矢量控制及仿真  34-47
  3.1 DFIG 的矢量控制  34-41
    3.1.1 转子侧变流器的矢量控制  34-37
    3.1.2 电网侧换流器的矢量控制  37-41
  3.2 仿真模型的建立  41-43
    3.2.1 风速模型及其参数  41-42
    3.2.2 DFIG 模型及其参数  42
    3.2.3 电网线路模型及其参数  42-43
    3.2.4 整体风机模型  43
  3.3 仿真研究  43-47
第四章 VSC-HVDC 针对海上风电场控制策略及系统设计  47-64
  4.1 VSC-HVDC 技术原理  47-52
    4.1.1 VSC-HVDC 拓扑结构  47-49
    4.1.2 VSC-HVDC 运行原理  49-52
  4.2 VSC-HVDC 系统潮流控制  52-54
    4.2.1 VSC-HVDC 系统有功的控制  52
    4.2.2 VSC-HVDC 系统无功的控制  52-53
    4.2.3 VSC-HVDC 系统的基本控制方式  53-54
  4.3 dq 坐标系下VSC 数学模型  54-57
    4.3.1 动态模型  54-55
    4.3.2 稳态模型  55-57
  4.4 海上风电场VSC-HVDC 控制策略研究  57-60
    4.4.1 VSC-HVDC 用于海上风电场的控制策略  57-58
    4.4.2 电流内环前馈解耦  58
    4.4.3 风电场侧换流器（VSC1）控制器设计  58-59
    4.4.4 电网侧换流器（VSC2）控制器设计  59-60
  4.5 系统仿真及分析  60-64
第五章基于VSC-HVDC 的海上风电场建模及运行特性  64-83
  5.1 海上风电场VSC-HVDC 集中并网方式  64
  5.2 VSC-HVDC 电气模块与参数  64-68
    5.2.1 海底电缆模块  64-65
    5.2.2 海上换流器（VSC1）模块  65-66
    5.2.3 岸上换流器（VSC2）模块  66
    5.2.4 Park 变换及其逆变换模块  66-67
    5.2.5 海上换流器外环控制模块  67
    5.2.6 岸上换流器外环控制模块  67-68
    5.2.7 电流内环控制模块  68
  5.3 基于VSC-HVDC 并网风电场稳态特性仿真研究  68-71
  5.4 VSC-HVDC 联网与交流联网的对比分析  71-73
    5.4.1 风电场基于交流联网的仿真分析  71-72
    5.4.2 风电场基于VSC-HVDC 联网的仿真分析  72-73
  5.5 VSC-HVDC 两端交流系统的故障分析  73-83
第六章结论  83-85
参考文献  85-88
在学研究成果  88-89
致谢  89

海上风电场应用轻型直流输电技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文