雙饋風力發(fā)電機組的建模及其并網(wǎng)研究.pdf

1、我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展使得對能源的需求不斷增加，因此大力發(fā)展可再生能源成為解決我國能源問題的根本途徑。作為一種可再生能源，風能具有儲量豐富、可以再生、分布廣泛、綠色清潔等優(yōu)點，對風能的開發(fā)、利用越來越受到各國學者的關注。
　　 風能利用主要是將大氣運動時所具有的動能轉化為其他形式的能，其具體用途包括：風力發(fā)電、風帆助航、風車提水、風力致熱采暖等。目前風能利用的最主要的形式是風力發(fā)電。隨著風力發(fā)電技術的迅速發(fā)展，以風能為基礎的風力發(fā)電

2、在全球的應用越來越廣泛，風力發(fā)電在電力能源中所占的比例也越來越高。但由于風能的隨機性和偶然性，使風力發(fā)電并網(wǎng)運行時產(chǎn)生很多技術問題，如有功調節(jié)能力差、電能質量差等，這些已成為制約風力發(fā)電大規(guī)模發(fā)展的主要問題。根據(jù)國家電網(wǎng)制定的《風電場接入電網(wǎng)技術規(guī)定》，要求風電場具有有功無功調節(jié)能力、電壓頻率調節(jié)能力，風電場的電能質量必須符合國家標準。
　　 隨著電力電子技術的發(fā)展，雙饋型感應發(fā)電機(Double-Fed InductionGe

3、nerator)在風力發(fā)電中的應用越來越廣。因此，建立雙饋感應風力發(fā)電機仿真模型，對深入研究含雙饋風力發(fā)電機組的有功-頻率調節(jié)，無功-電壓調節(jié)等問題具有非常重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文詳細介紹了雙饋風電機組的數(shù)學模型和矢量控制原理；通過仿真深入研究雙饋風力發(fā)電機組并網(wǎng)運行的暫態(tài)特性和動態(tài)特性，分析各種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因并提出解決措施；提出風力發(fā)電機的調頻控制策略，并通過仿真驗證了控制策略的有效性。具體研究內容如下：
　　 (

4、1)分析了雙饋風力發(fā)電機的基本原理，采用定子磁鏈定向的矢量控制方法，根據(jù)雙饋電機定子、轉子電壓方程和磁鏈方程，得出雙饋風力發(fā)電機網(wǎng)側和轉子側的控制模型，通過對發(fā)電機有功分量和無功分量的解耦控制，實現(xiàn)了有功功率和無功功率的獨立調節(jié)。
　　 (2)研究了陣風、漸變風及隨機風的數(shù)學模型并在此基礎上建立了相應的仿真模型，分析了各種風況下雙饋風力發(fā)電機的響應，仿真結果表明，所建立的模型可以體現(xiàn)出電能質量隨風況變化的典型特征；根據(jù)雙饋風力發(fā)

5、電機組的風電轉換原理，建立雙饋風電機組的模型，實現(xiàn)了風能到電能的轉換。
　　 (3)研究了槳距角的控制原理，據(jù)此建立了控制模型，該模型實現(xiàn)了對槳距角的高風速恒功率和低風速恒電壓控制；分析了雙饋風力發(fā)電機轉速、轉矩和有功功率的關系，提出降低風能利用系數(shù)讓風力發(fā)電機儲備有功功率；分析了雙饋風力發(fā)電機并網(wǎng)運行對系統(tǒng)的影響，提出了讓風力發(fā)電場參與系統(tǒng)頻率調整的方法。仿真結果表明，此方法可以根據(jù)系統(tǒng)的有功需求提高風能利用系數(shù)，最終使系統(tǒng)頻

6、率恢復正常。
　　 (4)以IEEE 3 機9 節(jié)點系統(tǒng)為例，研究并網(wǎng)點故障和電力系統(tǒng)負荷突變對風電機組運行和電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響，分析了各種風況下，風電機對系統(tǒng)頻率、電壓的影響。仿真結果表明可以通過調節(jié)風電機轉速和風能利用系數(shù)使風電場參與頻率調整，當系統(tǒng)出現(xiàn)有功缺額時讓風電補償系統(tǒng)有功，維持系統(tǒng)頻率。本文對雙饋風力發(fā)電機組控制技術的深入研究，改善了風電并網(wǎng)的運行特性，達到了國家電網(wǎng)公司對風電接入電網(wǎng)的要求，為風力發(fā)電的大規(guī)模應用