基于VSC-HVDC的風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)今，人類社會面臨著諸多挑戰(zhàn)，如環(huán)境污染、全球氣候變化、能源安全等。這些挑戰(zhàn)一方面威脅著世界的可持續(xù)發(fā)展，另一方面也極大地推動了可再生能源的開發(fā)和利用。在可再生能源中，風(fēng)能越來越受到人們的重視，成為發(fā)展最快的一種。截止到2006年底，全球風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到74.22GW，比2005年增長了25.6％。據(jù)WorldWindEnergyAssociation(WWEA)預(yù)測，到2010年該數(shù)據(jù)將增長到160GW。近年來，中國也加快了風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的

2、發(fā)展。中國大陸2006年底的風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到2.599GW，比2005年增長了105.3％；到2020年，風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到30GW。在此背景下，論文重點研究了風(fēng)電機(jī)組的建模和控制、風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)方式和控制等風(fēng)電發(fā)展中的關(guān)鍵問題。論文所取得的主要成果如下： (1)研究VoltageSourceConverterbasedHVDC(VSC—HVDC)的連續(xù)時間狀態(tài)空間模型，提出其向有源、無源系統(tǒng)輸電時的線性解耦控制策略。通過前饋補(bǔ)償方

3、法實現(xiàn)了向有源系統(tǒng)輸電時的有功與無功、直流電壓與無功的解耦控制；利用空間矢量的概念設(shè)計了向無源系統(tǒng)輸電時的交流電壓控制器。 (2)提出基于多輸入—多輸出反饋線性化原理的VSC—HVDC非線性解耦控制策略。引入了解耦矩陣和相對階數(shù)的概念；分析了非線性控制原理在VSC—HVDC中的應(yīng)用，設(shè)計了非線性控制器；仿真分析顯示非線性策略明顯優(yōu)于線性解耦策略的控制效果。 (3)利用MATLAB/Simulink搭建了雙饋式感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電

4、機(jī)組(DoublyFedInductionGenerator，DFIG)和直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(DirectlyDrivenPermanentMagnetSynchronousGenerator，PMSG)的動態(tài)仿真模型。比較了不同階次的DFIG模型的特性；通過矢量控制，實現(xiàn)了DFIG和PMSG的轉(zhuǎn)速控制。 (4)提出基于多端VSC—HVDC的風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)方式，給出了該方式的結(jié)構(gòu)、特點、數(shù)學(xué)模型和控制策略。將所研究的風(fēng)電場根

5、據(jù)地理位置分成若干個風(fēng)電機(jī)組群，每個機(jī)組群通過一個公用的電壓源換流器聯(lián)結(jié)到直流線路上；提出了風(fēng)電機(jī)組群的解耦控制和系統(tǒng)側(cè)電壓源換流器的線性解耦控制。該方式突出的特點是機(jī)組成本低、環(huán)境影響小、利于提高交流主網(wǎng)電壓穩(wěn)定性、換流站采用模塊化設(shè)計。 (5)提出全輸出量反饋線性化(FullOutputFeedbackLinearization，F(xiàn)OFL)和簡化輸入輸出線性化(SimplifiedInputOutputLinearizati