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风电系统电压稳定性的Hopf分岔研究

作　者: 贾丽英
导　师: 马幼捷
学　校: 天津理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 恒速恒频风电机组 电压稳定性 Hopf分岔 多参数分析 静止无功补偿装置 静止同步补偿器
分类号: TM712
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


由于风电系统输出功率的不确定性和随机性，使电压稳定性问题成为束缚大规模风电并网的瓶颈。应用分岔理论分析风电系统的电压稳定性具有重要的理论意义和实际应用价值。本文主要工作如下：1、基于恒速恒频风电机组建立风电场的动态等值模型，选择风电场注入系统有功功率和无功功率为分岔控制参数，计算得出了风电系统接入点电压的动态分岔曲线和功率稳定分岔边界。分析表明系统接入点电压随着风电机组功率变化存在复杂的分岔现象，在极值分岔点之前可能存在Hopf分岔现象，说明目前常用的以静态功率极限点估算系统稳定裕度的方法偏于乐观。同时在算法上，通过把延拓法和直接法相结合，成功地将关键特征值法引入到多参数分岔分析中，使Hopf分岔点的追踪计算更加简化、速度更快。2、基于简单的含风电场的单机对无穷大电力系统，以风电场注入系统有功功率的变化量作为分岔参数，对比分析了不加装无功补偿装置和分别安装静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC）及静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）三种情况下的Hopf分岔现象。结果表明在不加装无功补偿装置的情况下，当系统运行点逼近Hopf分岔点时，系统电压幅值跌落和振荡频率都很大。当接入点处加装SVC和STATCOM无功补偿装置后，可以有效地减小系统电压振荡、抑制Hopf分岔的发生，同时在一定程度上增加了系统运行的稳定域。进一步的理论分析和数字仿真表明，由于STATCOM的动态性能比SVC的更好，因此装设STATCOM能够更加有效、及时地抑制Hopf分岔发生时系统电压的波动。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 课题研究的背景及意义  9-15
    1.1.1 风力发电发展现状概述  9-11
    1.1.2 风力发电机组简介  11-13
    1.1.3 风电机组并网运行特点  13-15
  1.2 分岔理论的电压稳定性研究  15-17
    1.2.1 电力系统电压稳定性概述  15-16
    1.2.2 电压稳定性的分岔研究现状  16-17
    1.2.3 Hopf 分岔理论应用于风电系统  17
  1.3 本文的主要工作  17-19
第二章 分岔理论基础知识  19-26
  2.1 结构稳定性与分岔理论的基础知识  19-24
    2.1.1 结构稳定性与分岔  19-20
    2.1.2 电力系统微分代数分岔  20-22
    2.1.3 应用于 Hopf 分岔的中心流形理论及 P-B 范式  22-24
  2.2 Hopf 分岔的多参数分析方法  24-25
  2.3 小结  25-26
第三章 恒速恒频发电机组数学模型与多参数 Hopf 分岔分析  26-45
  3.1 恒速恒频风电机组数学模型  26-29
    3.1.1 风力机的数学模型  26-27
    3.1.2 异步风力发电机的数学模型  27-28
    3.1.3 无功补偿模型  28
    3.1.4 风电场的等值  28-29
  3.2 连续法与简化直接法追踪动态电压稳定的 Hopf 分岔点  29-38
    3.2.1 简化直接法  29-32
    3.2.2 连续法  32-34
    3.2.3 关键特征值确定  34-37
    3.2.4 算法流程  37-38
  3.3 风电系统 Hopf 多参数分析  38-43
    3.3.1 系统结构  38-39
    3.3.2 风电功率对系统接入点电压稳定多参数 Hopf 分析  39-43
  3.4 小结  43-45
第四章 无功补偿装置在风电系统应用中的分岔分析  45-55
  4.1 恒速恒频风电机组无功特性和补偿策略  45-46
  4.2 无功补偿装置及其数学模型  46-50
    4.2.1 静止无功补偿器  46-48
    4.2.2 静止同步无功补偿器  48-50
  4.3 算例与结论分析  50-54
    4.3.1 仿真模型  50-51
    4.3.2 无功补偿对风电系统 Hopf 分岔的影响  51
    4.3.3 仿真结果  51-54
  4.4 小结  54-55
第五章 结论与展望  55-57
参考文献  57-61
发表论文和科研情况说明  61-62
致谢  62-63

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 理论与分析 > 电力系统稳定
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