基于VSC-HVDC的大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)送端頻率控制方法研究.pdf

1、近年來，大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電憑借其高度集中開發(fā)、發(fā)電利用小時數(shù)高、占用土地小等突出特點獲得快速發(fā)展。其中，風(fēng)電場主要應(yīng)用雙饋異步發(fā)電機或永磁同步發(fā)電機這兩種機型，而雙饋發(fā)電機相比永磁發(fā)電機具有技術(shù)更成熟、造價更經(jīng)濟等顯著優(yōu)勢，使得目前大規(guī)模風(fēng)電場仍以雙饋發(fā)電機為主，因此本文以雙饋發(fā)電機作為研究對象。同時，由于大規(guī)模風(fēng)電場發(fā)電容量大，需通過一種高壓直流輸電方式來進行并網(wǎng)。在并網(wǎng)過程中，如果風(fēng)電場輸出有功功率與HVDC傳輸?shù)挠泄β什荒鼙３忠恢拢?/p>

2、將會導(dǎo)致風(fēng)電場側(cè)有功功率不平衡，而引起風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)送端頻率不穩(wěn)定，甚至可能出現(xiàn)送端系統(tǒng)頻率偏離正常范圍的“暫態(tài)失穩(wěn)”現(xiàn)象。針對以上問題，本文開展了一種基于VSC-HVDC的大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)送端頻率穩(wěn)定控制方法的研究，具有重要的理論與應(yīng)用價值。具體研究內(nèi)容如下:
　　首先，闡述雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運行機理及其運行特性;分析雙饋發(fā)電機的各類數(shù)學(xué)模型、功率關(guān)系以及其定子磁鏈、電壓定向理論，引出雙饋發(fā)電機定子端電壓、輸出功率及其角頻率各自

3、之間的數(shù)學(xué)關(guān)系;介紹VSC-HVDC的工作原理及其數(shù)學(xué)模型，分析VSC傳輸有功功率、電壓相位與雙饋發(fā)電機輸出功率、角頻率間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　其次，提出一種解決大規(guī)模風(fēng)電場頻率和電壓不穩(wěn)定的VSC-HVDC控制方法。結(jié)合大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)運行特性，分析雙饋發(fā)電系統(tǒng)與VSC-HVDC系統(tǒng)兩者間的電壓平衡與功率平衡，推導(dǎo)出雙饋發(fā)電系統(tǒng)角頻率與VSC-HVDC換流電抗兩端電壓相位差之間的傳遞函數(shù)關(guān)系式，以及風(fēng)電系統(tǒng)交流輸出電壓與VSC的P

4、WM調(diào)制比之間的傳遞函數(shù)關(guān)系式?；谝陨虾瘮?shù)關(guān)系式建立頻率和電壓控制器的數(shù)學(xué)模型，在頻率和電壓的恢復(fù)穩(wěn)定時間和超調(diào)量雙重考慮下，進行頻率和電壓控制器的參數(shù)整定，獲得最優(yōu)控制參數(shù)。
　　最后，采用專業(yè)電力系統(tǒng)大規(guī)模仿真軟件DIgSILENTPowerFactory，對本文提出的解決大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)頻率和電壓不穩(wěn)定的VSC-HVDC控制方法進行仿真驗證。建立了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、VSC-HVDC系統(tǒng)及其相關(guān)控制系統(tǒng)仿真模型。在系統(tǒng)仿真