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《重庆大学》 2015年
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电网电压不平衡下混合风电场的运行与控制研究

陈知前  
【摘要】:随着我国风电产业的迅速发展,在大规模风电基地中采用不同类型的风电系统组成混合风电场已是大容量风电场构成的主要方式。我国风电场大多处于偏远地区,所接入电网较为薄弱,电网电压不平衡现象时有发生,而当前风力发电技术应用的两种主流机型——双馈感应风电机组和永磁直驱风电机组在面对不平衡电网电压时的电网适应能力并不相同。因此,在电网电压不平衡条件下,通过混合风电场中不同类型风电系统之间的协调控制,有望提高整个混合风电场对不平衡电网电压的适应能力。本文针对由双馈感应风电系统和永磁直驱风电系统组成的混合风电场,从增强混合风电场在不平衡电网电压条件下运行能力的角度出发,对混合风电场在电网电压不平衡条件下的运行与控制展开相关研究。首先,建立含双馈感应风电机组和永磁直驱风电机组两种机型的混合风电场集中等值模型,详细分析在电网电压不平衡条件下混合风电场中任一发电单元向电网注入负序电流来抑制混合风电场并网点电压不平衡度的基本原理和实现方法。并通过仿真计算和实验研究验证其控制策略的可行性和有效性。其次,详细分析了电网电压不平衡下双馈感应风电系统网侧变换器和转子侧变换器输出负序电流的能力,结合双馈感应风电系统在电网电压不平衡下实现抑制电磁转矩或功率波动等传统控制目标时所需负序电流大小,得到实现各控制目标时受电网电压不平衡度和风电场有功出力限制的可控运行区域,并对各可控运行区域进行了仿真验证。然后,详细分析了电网电压不平衡下永磁直驱风电系统网侧变换器输出负序电流的能力,结合其在电网电压不平衡下实现平衡并网功率或并网电流等各传统控制目标时的负序电流指令表达式,得到实现各控制目标时受电网电压不平衡度和风电场有功出力限制的可控运行区域,并对各可控运行区域进行了仿真验证。最后,结合双馈感应风电系统和永磁直驱风电系统在电网电压不平衡下实现各控制目标的可控运行区域和输出负序电流能力,混合风电场根据所面临的不同电网电压不平衡度和不同风电场有功出力选择相应的控制目标,并对混合风电场可能面对的各种典型工况进行了仿真研究,仿真结果表明,通过选取不同控制目标的运行控制方式,能够有效提高混合风电场并网电能质量和对不平衡电网的耐受能力,增强了混合风电场在电网电压不平衡下的稳定运行能力。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM614

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