基于VSC-HVDC的大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)送端頻率控制方法研究.pdf

1、近年來(lái)，大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電憑借其高度集中開(kāi)發(fā)、發(fā)電利用小時(shí)數(shù)高、占用土地小等突出特點(diǎn)獲得快速發(fā)展。其中，風(fēng)電場(chǎng)主要應(yīng)用雙饋異步發(fā)電機(jī)或永磁同步發(fā)電機(jī)這兩種機(jī)型，而雙饋發(fā)電機(jī)相比永磁發(fā)電機(jī)具有技術(shù)更成熟、造價(jià)更經(jīng)濟(jì)等顯著優(yōu)勢(shì)，使得目前大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)仍以雙饋發(fā)電機(jī)為主，因此本文以雙饋發(fā)電機(jī)作為研究對(duì)象。同時(shí)，由于大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電容量大，需通過(guò)一種高壓直流輸電方式來(lái)進(jìn)行并網(wǎng)。在并網(wǎng)過(guò)程中，如果風(fēng)電場(chǎng)輸出有功功率與HVDC傳輸?shù)挠泄β什荒鼙３忠恢拢?/p>

2、將會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)側(cè)有功功率不平衡，而引起風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)送端頻率不穩(wěn)定，甚至可能出現(xiàn)送端系統(tǒng)頻率偏離正常范圍的“暫態(tài)失穩(wěn)”現(xiàn)象。針對(duì)以上問(wèn)題，本文開(kāi)展了一種基于VSC-HVDC的大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)送端頻率穩(wěn)定控制方法的研究，具有重要的理論與應(yīng)用價(jià)值。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，闡述雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理及其運(yùn)行特性;分析雙饋發(fā)電機(jī)的各類數(shù)學(xué)模型、功率關(guān)系以及其定子磁鏈、電壓定向理論，引出雙饋發(fā)電機(jī)定子端電壓、輸出功率及其角頻率各自

3、之間的數(shù)學(xué)關(guān)系;介紹VSC-HVDC的工作原理及其數(shù)學(xué)模型，分析VSC傳輸有功功率、電壓相位與雙饋發(fā)電機(jī)輸出功率、角頻率間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　其次，提出一種解決大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)頻率和電壓不穩(wěn)定的VSC-HVDC控制方法。結(jié)合大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行特性，分析雙饋發(fā)電系統(tǒng)與VSC-HVDC系統(tǒng)兩者間的電壓平衡與功率平衡，推導(dǎo)出雙饋發(fā)電系統(tǒng)角頻率與VSC-HVDC換流電抗兩端電壓相位差之間的傳遞函數(shù)關(guān)系式，以及風(fēng)電系統(tǒng)交流輸出電壓與VSC的P

4、WM調(diào)制比之間的傳遞函數(shù)關(guān)系式?；谝陨虾瘮?shù)關(guān)系式建立頻率和電壓控制器的數(shù)學(xué)模型，在頻率和電壓的恢復(fù)穩(wěn)定時(shí)間和超調(diào)量雙重考慮下，進(jìn)行頻率和電壓控制器的參數(shù)整定，獲得最優(yōu)控制參數(shù)。
　　最后，采用專業(yè)電力系統(tǒng)大規(guī)模仿真軟件DIgSILENTPowerFactory，對(duì)本文提出的解決大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)頻率和電壓不穩(wěn)定的VSC-HVDC控制方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。建立了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、VSC-HVDC系統(tǒng)及其相關(guān)控制系統(tǒng)仿真模型。在系統(tǒng)仿真