风电系统电压稳定性的多参数静分岔研究

【摘要】：风力发电发展迅速,并网已成为必然趋势。风电并网的主要难题是电压稳定性问题,分岔理论研究并网风电系统电压稳定性前景广阔。风电系统是一个含众多参数的高维非线性系统,因而风电系统电压稳定性的多参数分岔研究意义重大,电压静分岔的研究是整个系统电压稳定性分岔研究的基础和前提,也是本文研究的重点。本文主要工作如下: (1)为了反映风电系统参数连续变化对其电压稳定性的影响和揭示风电系统电压稳定机理,对风电系统静态模型进行多参数静分岔研究,也弥补了目前单参数分岔分析的不足。借助于常规电力系统计算二维参数分岔边界的方法和思路,以风电注入有功功率P_(inject)、静止无功补偿参数B_(max)、放大倍数K_r为分岔控制参数,计算得到风电系统母线电压鞍结二维分岔边界。分析得出风电场注入有功和SVC参数共同作用下影响风电系统电压稳定性的规律。 (2)为了更好的考虑动态元件的特性,对风电系统动态模型进行多参数静分岔研究。提出了风电系统电压静分岔的多维分岔超曲面的追踪方法,以风电注入有功功率、静止无功补偿器参数和常规电力系统等值机励磁调节器参数为分岔控制参数,计算得到了二维鞍结分岔边界和三维鞍结分岔超曲面,分析得出各参数影响风电系统电压稳定性的分岔机理。 (3)为了从数学上对风电系统参数空间分岔边界进行准确的解析描述,提出了以二次多项式作为风电系统参数空间中鞍结分岔边界的非线性近似解析表达式的方法,也解决了分岔研究参数空间维数限制的问题。在计算参数空间鞍结分岔边界的基础上,通过拟合法得到非线性解析表达式的各项系数,并通过算例仿真验证了所提方法逼近真实边界的高精度及其有效性。 【关键词】：风电系统 电压稳定性 静分岔 多参数 静态模型 动态模型 鞍结分岔边界 参数空间 非线性解析表达
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 风电系统电压稳定性研究的意义10-11
• 1.2 电力系统电压稳定性的分岔研究综述11-15
• 1.2.1 电压稳定性的单参数分岔分析11-14
• 1.2.2 电压稳定性的多参数分岔分析14-15
• 1.2.3 电压稳定性的分岔研究发展趋势15
• 1.3 分岔与风电系统电压稳定性15-16
• 1.4 本文主要工作16-18
• 第二章 分岔理论的基础知识18-24
• 2.1 稳定性研究的理论基础18-21
• 2.1.1 平衡点的定义和分类18-19
• 2.1.2 局部稳定、不稳定和中心流形19
• 2.1.3 双曲平衡点的Hartman 定理19
• 2.1.4 结构稳定性与分岔19-20
• 2.1.5 电力系统中分岔的分类和几种重要的分岔20-21
• 2.2 延拓法21-23
• 2.2.1 预测方法：切线法和割线法21
• 2.2.2 校正方法：同伦参数法和弧长参数法21-22
• 2.2.3 延拓法在本文中的应用22-23
• 2.3 小结23-24
• 第三章 基于风电系统静态模型的多参数静分岔分析24-31
• 3.1 方法介绍24-25
• 3.1.1 直接法和延拓法简介24-25
• 3.1.2 二维参数分岔边界的追踪25
• 3.2 风电系统静态模型25-26
• 3.2.1 双馈异步发电机静态数学模型25
• 3.2.2 SVC 模型25-26
• 3.3 多参数静分岔分析26-29
• 3.3.1 算例描述26-27
• 3.3.2 SVC 参数B_(max) 对系统电压稳定性的影响27-28
• 3.3.3 SVC 放大倍数K_r 对系统电压稳定性的影响28-29
• 3.4 小结29-31
• 第四章 基于风电系统动态模型的多参数静分岔分析31-39
• 4.1 二维参数鞍结分岔边界和多维分岔超曲面的追踪31
• 4.2 风电系统动态模型31-33
• 4.2.1 等值发电机模型32
• 4.2.2 励磁系统模型32-33
• 4.2.3 动态负荷模拟风电场33
• 4.2.4 SVC 模型33
• 4.2.5 系统综合模型33
• 4.3 多参数静分岔分析33-37
• 4.3.1 SVC 参数对系统电压稳定性的影响34-35
• 4.3.2 励磁（AVR）参数对系统电压稳定性的影响35-37
• 4.3.3 SVC 参数和AVR 参数共同作用对系统电压稳定性的影响37
• 4.4 小结37-39
• 第五章 风电系统参数空间分岔边界的非线性解析表达39-44
• 5.1 风电系统参数空间分岔边界的解析表达式39-41
• 5.2 仿真算例分析和验证41-42
• 5.2.1 算例说明41
• 5.2.2 分岔边界非线性解析表达式的求解41-42
• 5.3 小结42-44
• 第六章 结论与展望44-46
• 参考文献46-50
• 发表论文和科研情况说明50-52
• 致谢52-53

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