雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的建模及其并網(wǎng)研究.pdf

1、我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展使得對(duì)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(guó)能源問題的根本途徑。作為一種可再生能源，風(fēng)能具有儲(chǔ)量豐富、可以再生、分布廣泛、綠色清潔等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)風(fēng)能的開發(fā)、利用越來越受到各國(guó)學(xué)者的關(guān)注。
　　 風(fēng)能利用主要是將大氣運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，其具體用途包括：風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)帆助航、風(fēng)車提水、風(fēng)力致熱采暖等。目前風(fēng)能利用的最主要的形式是風(fēng)力發(fā)電。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的迅速發(fā)展，以風(fēng)能為基礎(chǔ)的風(fēng)力發(fā)電

2、在全球的應(yīng)用越來越廣泛，風(fēng)力發(fā)電在電力能源中所占的比例也越來越高。但由于風(fēng)能的隨機(jī)性和偶然性，使風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生很多技術(shù)問題，如有功調(diào)節(jié)能力差、電能質(zhì)量差等，這些已成為制約風(fēng)力發(fā)電大規(guī)模發(fā)展的主要問題。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)制定的《風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，要求風(fēng)電場(chǎng)具有有功無功調(diào)節(jié)能力、電壓頻率調(diào)節(jié)能力，風(fēng)電場(chǎng)的電能質(zhì)量必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
　　 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，雙饋型感應(yīng)發(fā)電機(jī)(Double-Fed InductionGe

3、nerator)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用越來越廣。因此，建立雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)仿真模型，對(duì)深入研究含雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功-頻率調(diào)節(jié)，無功-電壓調(diào)節(jié)等問題具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文詳細(xì)介紹了雙饋風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型和矢量控制原理；通過仿真深入研究雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的暫態(tài)特性和動(dòng)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(fēng)力發(fā)電機(jī)的調(diào)頻控制策略，并通過仿真驗(yàn)證了控制策略的有效性。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (

4、1)分析了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)定子、轉(zhuǎn)子電壓方程和磁鏈方程，得出雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)網(wǎng)側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)的控制模型，通過對(duì)發(fā)電機(jī)有功分量和無功分量的解耦控制，實(shí)現(xiàn)了有功功率和無功功率的獨(dú)立調(diào)節(jié)。
　　 (2)研究了陣風(fēng)、漸變風(fēng)及隨機(jī)風(fēng)的數(shù)學(xué)模型并在此基礎(chǔ)上建立了相應(yīng)的仿真模型，分析了各種風(fēng)況下雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的響應(yīng)，仿真結(jié)果表明，所建立的模型可以體現(xiàn)出電能質(zhì)量隨風(fēng)況變化的典型特征；根據(jù)雙饋風(fēng)力發(fā)

5、電機(jī)組的風(fēng)電轉(zhuǎn)換原理，建立雙饋風(fēng)電機(jī)組的模型，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)能到電能的轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)了對(duì)槳距角的高風(fēng)速恒功率和低風(fēng)速恒電壓控制；分析了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和有功功率的關(guān)系，提出降低風(fēng)能利用系數(shù)讓風(fēng)力發(fā)電機(jī)儲(chǔ)備有功功率；分析了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)的影響，提出了讓風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)參與系統(tǒng)頻率調(diào)整的方法。仿真結(jié)果表明，此方法可以根據(jù)系統(tǒng)的有功需求提高風(fēng)能利用系數(shù)，最終使系統(tǒng)頻

6、率恢復(fù)正常。
　　 (4)以IEEE 3 機(jī)9 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例，研究并網(wǎng)點(diǎn)故障和電力系統(tǒng)負(fù)荷突變對(duì)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行和電力系統(tǒng)穩(wěn)定的影響，分析了各種風(fēng)況下，風(fēng)電機(jī)對(duì)系統(tǒng)頻率、電壓的影響。仿真結(jié)果表明可以通過調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)能利用系數(shù)使風(fēng)電場(chǎng)參與頻率調(diào)整，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)有功缺額時(shí)讓風(fēng)電補(bǔ)償系統(tǒng)有功，維持系統(tǒng)頻率。本文對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)的深入研究，改善了風(fēng)電并網(wǎng)的運(yùn)行特性，達(dá)到了國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)風(fēng)電接入電網(wǎng)的要求，為風(fēng)力發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用