风电并网及其小干扰稳定性研究

【摘要】：近年来，环境污染与能源匮乏这两大世界难题日益严重，越来越困扰着人们的日常生活。开发利用可再生能源是其解决方案之一，具有非常重要的实际意义。风能作为一种可再生能源用于风力发电，拥有广阔的发展前景。 谈到对风力发电的应用，就不得不涉及风电并网的问题。目前，我国的风电事业蓬勃发展，风电场在数量与规模上均不断扩大。与此同时，风电并网存在的问题也不少，首当其冲的便是风电系统在并网运行时对电力系统稳定性的影响。而本论文恰旨在为风电系统寻求一种合理可行的并网运行方式及控制策略，且分别就风电系统的并网过程及并网后的稳态运行进行了相关的理论探讨与仿真研究，并进行了相关的小干扰稳定性分析。 本篇论文首先概括地介绍了课题研究的背景、意义、国内外发展概况以及相关领域的最新技术成果；然后，笔者给出了双馈型异步风力发电机（DFIG）的基本结构、工作原理，并构建了它的数学模型，并引入了矢量控制（VC）理论；接下来，论文介绍了风电领域主流的变速恒频（VSCF）风电技术及其原理；紧接着，文章分析比较了几种常见的并网方式，并确定以空载并网作为仿真研究的重点内容；最后，笔者通过之前构建的数学模型及控制策略，利用MATLAB/Simulink分别就风电系统并网过程及并网后的稳态运行进行仿真，并对仿真结果进行小干扰稳定性分析，最终证实了论文提出的并网方式及其控制策略的正确性与可行性。 【关键词】：风力发电 空载并网 小干扰稳定性 MATLAB/Simulink
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题的背景与研究意义10-11
• 1.2 风力发电的发展概况11-13
• 1.2.1 风力发电的国外现状11-12
• 1.2.2 风力发电的国内现状12-13
• 1.3 风电并网的特点及其小干扰稳定性问题的研究现状13-15
• 1.3.1 风电并网的特点13-14
• 1.3.2 风电并网小干扰稳定性问题的研究现状14-15
• 1.4 本文的主要工作15
• 1.5 本章小结15-16
• 第2章 双馈型异步风机的基本原理与数学模型16-28
• 2.1 双馈型异步风机的基本原理16-22
• 2.1.1 双馈型异步发电机的工作原理及其功率分析16-19
• 2.1.2 双馈型异步发电机的等值电路及其分析19-22
• 2.2 双馈型异步发电机的数学模型22-25
• 2.3 矢量控制技术的简介25-27
• 2.3.1 矢量控制技术的发展25-26
• 2.3.2 矢量控制的基本原理26
• 2.3.3 矢量控制的特点26-27
• 2.3.4 矢量控制在双馈型异步发电机中的应用27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 风力发电机的变速运行与风力机的数学模型28-34
• 3.1 风力发电机的变速运行28-29
• 3.2 风力机的数学模型29-31
• 3.3 风力发电系统在不同风速区间的运行特性31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 变速恒频风力发电系统的空载并网34-50
• 4.1 风电并网对电力系统的影响34-36
• 4.2 风力发电机组的并网方式36-38
• 4.3 对异步风力发电机并网前运行模式的比较分析38-40
• 4.3.1 两种异步风力发电机的并网前运行模式38-40
• 4.3.2 对于两种运行模式的对比分析40
• 4.4 变速恒频风力发电系统空载并网的控制策略40-49
• 4.4.1 针对空载并网过程的控制策略41-45
• 4.4.2 针对风电系统并网后稳态运行的控制策略45-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 风电系统仿真及其小干扰稳定性分析50-64
• 5.1 仿真软件简介50-51
• 5.2 参数设置与系统仿真51-55
• 5.3 仿真结果及其小干扰稳定性分析55-62
• 5.3.1 针对风电系统空载并网过程控制策略的仿真55-58
• 5.3.2 针对风电系统并网后稳态运行的控制策略的仿真58-62
• 5.4 本章小结62-64
• 第6章 结论与展望64-66
• 6.1 结论64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72

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