基于分岔理论的风电系统电压稳定性研究

【摘要】：风电在人类探索新能源的过程中脱颖而出并得到了大力发展，然而在其缓解能源危机的同时也给人类带来了一系列的问题，尤其是在电压稳定性方面的问题已经成为制约其发展的关键难题，基于此，本文结合了非线性动力学中的分岔理论来分析研究了风电系统中电压稳定性。本文的研究重点包括两个：首先研究了在风电系统中的分岔现象：鞍结分岔（SNB）以及霍普夫分岔（HOPF）对系统电压稳定性造成的影响；然后针对这些分岔现象对系统造成的不利影响，提出了相应的方案来抑制。主要研究内容及结论如下： 其一，基于分岔理论并采用了改进的延拓算法分别对简单含风电力系统进行单参数和双参数分岔分析，进而研究了分岔与系统电压稳定性之间的关系。单参数分析表明，随着系统无功负荷和模拟风电场注入有功不断增加，系统会发生分岔现象，系统中风电场接入端电压呈现缓慢下降的态势，而整个系统的稳定运行区域会缩小；双参数分析表明，提高SVC的放大倍数或者参考电压均有助于增强风电场有功注入的接受能力的以及提升系统的机端电压，而且调节无功补偿器（SVC）的参考电压在提高系统电压稳定性以及增加有功功率向电网的注入能力方面的作用更加明显，但是由于无功补偿设备的特性：参考电压不能无限调节，因此，要综合考虑无功补偿器（SVC）多个参数的协调作用来维持系统稳定性。 其二，基于分岔现象给风电系统带来的不利影响提出了高通滤波器（washout filter）反馈辅助SVC的方法对其进行抑制和消除。研究结果表明该方法能够有效的延迟系统分岔的发生，消除系统中不稳定的霍普分岔点，在一定程度上提高了系统的电压稳定性，并且增加了系统带负荷的能力。研究结果验证了本文提出的分岔控制方法在所选风电系统中的有效性。 【关键词】：风电系统 电压稳定性 分岔分析 静态无功补偿器 高通滤波器
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614;TM712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 研究背景和选题意义9-11
• 1.1.1 课题背景9-10
• 1.1.2 研究意义10-11
• 1.2 国内外风电系统电压稳定性研究现状以及研究趋势11-16
• 1.2.1 电压稳定的概念及分类11
• 1.2.2 风电系统电压稳定性的研究方法11-13
• 1.2.3 提高风电系统电压稳定性的措施13-14
• 1.2.4 分岔与风电系统电压稳定性14-16
• 1.3 本文主要工作16-18
• 第二章 电力系统中的分岔现象18-30
• 2.1 分岔理论18-21
• 2.1.1 平衡及其稳定18-19
• 2.1.2 分岔的定义19-20
• 2.1.3 分岔的分类与判断依据20-21
• 2.2 基于电力系统的微分-代数方程的分岔分析21-29
• 2.2.1 电力系统微分代数方程21-24
• 2.2.2 电力系统分岔分析方法24-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 风电系统中电压稳定性的分岔分析30-42
• 3.1 风电系统分岔分析模型的建立30-34
• 3.2 风电系统单参数分岔分析34-38
• 3.2.1 方法简介34-35
• 3.2.2 算例描述35-36
• 3.2.3 单参数分岔分析36-38
• 3.3 风电系统双参数分岔分析38-40
• 3.3.1 方法简介38
• 3.3.2 双参数分岔分析38-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第四章 风电系统分岔控制研究42-52
• 4.1 分岔控制的主要方法42-45
• 4.1.1 一般非线性系统中的分岔控制42-45
• 4.1.2 电力系统中的分岔控制45
• 4.2 SVC 对风电系统分岔的影响45-48
• 4.2.1 SVC 结构及数学模型45-46
• 4.2.2 仿真分析46-48
• 4.3 Washout-filter 在风电系统分岔控制中的应用48-50
• 4.3.1 方法介绍48-49
• 4.3.2 仿真分析49-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 结论与展望52-54
• 参考文献54-60
• 发表论文和科研情况说明60-61
• 致谢61-62

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