基于直流串聯(lián)的海上風(fēng)電場(chǎng)及其控制.pdf

1、目前，人們對(duì)海上風(fēng)能的關(guān)注已超過(guò)陸上風(fēng)能，大型海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入很多國(guó)家和地區(qū)的計(jì)劃。由于以前在這方面的工程非常少，因此還有很多問(wèn)題需要研究和解決。從國(guó)際研究趨勢(shì)來(lái)看，深入分析直流型風(fēng)電場(chǎng)并提出創(chuàng)新性的解決方法已成為海上風(fēng)電場(chǎng)研究的主要方向。
　　 本文以直流串聯(lián)型風(fēng)電場(chǎng)和模塊化多電平并網(wǎng)端為研究對(duì)象，以風(fēng)電機(jī)組、風(fēng)電場(chǎng)和并網(wǎng)變流器的控制作為主題，從原理分析、模型建立和仿真驗(yàn)證三個(gè)方面入手，全面、深入、細(xì)致的開(kāi)展了研究工作，

2、其研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新成果包括:
　　 (1)根據(jù)變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理設(shè)計(jì)了直流串聯(lián)型風(fēng)機(jī)的控制策略，使風(fēng)機(jī)按照最佳功率控制和輸出電壓限幅控制，滿足了直流串聯(lián)型風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行要求。以永磁同步發(fā)電機(jī)為對(duì)象，建立了各控制目標(biāo)的控制框圖，按照“最優(yōu)對(duì)稱法”的形式完成了控制器的設(shè)計(jì)，通過(guò)仿真驗(yàn)證，說(shuō)明控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)串聯(lián)型風(fēng)機(jī)的控制要求，且效果良好。
　　 (2)根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和變流器的工作原理和控制策略，設(shè)計(jì)了風(fēng)機(jī)的簡(jiǎn)化控制模型

3、，并結(jié)合其簡(jiǎn)化物理模型，形成直流串聯(lián)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型。通過(guò)和詳細(xì)模型的比較分析，以及組建風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)特性分析，說(shuō)明該模型能夠反映風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)性能，其穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和詳細(xì)模型接近。
　　 (3)直流串聯(lián)型風(fēng)電場(chǎng)在受端電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落故障時(shí)，需要減少風(fēng)能吸收以保持直流輸電電壓穩(wěn)定。針對(duì)串聯(lián)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行特性，本文提出根據(jù)風(fēng)機(jī)輸出功率實(shí)時(shí)調(diào)整出口電壓限幅值的方法，使串聯(lián)機(jī)群的出口電壓和直流輸電電壓的保護(hù)值相對(duì)應(yīng)，仿真證明了

4、該控制方法可以使風(fēng)電場(chǎng)成功實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。
　　 (4)以模塊化多電平換流站作為并網(wǎng)端，結(jié)合電網(wǎng)要求和風(fēng)場(chǎng)特性，敘述了換流站參數(shù)設(shè)計(jì)的原則和方法。在換流站的階梯波調(diào)制中采用了基于拉格朗日乘子的算法，解決了電平數(shù)較多時(shí)計(jì)算負(fù)擔(dān)過(guò)大的問(wèn)題;同時(shí)采用了階梯波和多重載波混合調(diào)制的方法，解決了階梯波調(diào)制范圍較窄的問(wèn)題，提高了并網(wǎng)端應(yīng)對(duì)電網(wǎng)故障的能力。
　　 (5)由于并網(wǎng)端采用階梯波調(diào)制，存在采樣周期較長(zhǎng)的缺點(diǎn)，為提高換流站的動(dòng)態(tài)