基于复合储能的永磁直驱风力发电系统并网控制研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20111100369硕士学位论文（类别：全日制硕士研究生题目：基于复合储能的永磁直驱风力发电系统并网控制研究英文题目：GridConnectedControlResearchofPermanentMagnetDirect-DriveWindPowerSystemBasedonHybridEnergyStorage研究生：布赫学科名称：电力电子与电力传动指导教师：任永峰教授二○一四年四月万方数据万方数据万方数据内蒙古工业大学硕士学位论文摘要随着风力发电在电网中穿透率

2、的增加，风电系统与电网之间的影响变得越来越大。风电系统输出功率具有波动性和间歇性的特点，这对电力系统的电能质量及其稳定性将产生较大的影响；同时，电网故障也会给风电系统带来一系列的暂态过程，甚至会危及到整个系统的安全运行。因此，引入大容量储能系统是今后增加电网容量储备，增大风电接入比例的重要手段，在新能源的接纳及电网的安全稳定运行方面具有关键作用。本文在电机侧和电网侧变流器均采用二极管中点箝位(Neutral-point-clamped，NPC)型三电平拓扑结构的背靠背变流器基础上。通过在网侧变换器直流侧并联

3、超级电容器和蓄电池的复合储能系统来提升风电机组并网运行稳定性，通过控制双向DC/DC变换器及并网逆变器，利用储能系统的充放电特性，使直驱风电系统在电网电压跌落时具有一定的低电压穿越能力，在风功率波动较大时，能够使网侧输出功率得到平滑；同时改进了网侧变换器的控制策略，使得风电机组在电网电压故障时，根据电网要求优先向电网注入一定的无功电流，以帮助电网快速恢复正常运行。建立了直驱风电系统及混合储能系统的数学模型，并对液钒电池的充放电特性进行了仿真验证；设计了双向DC/DC变换器的控制策略，分析了系统在电网电压故障

4、时的动态响应过程和运行特性。在Matlab/Simulink环境下搭建了完备的系统仿真模型。仿真结果表明，在直流侧接入混合储能系统，能够调节电网需求功率，平滑系统发电机输出功率波动，提高了系统并网运行性能和低电压穿越能力。仿真结果验证了所提方案的正确性和有效性。关键词：直驱式风电；储能系统；功率平抑；低电压穿越；控制策略万方数据内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractWiththeincreaseofwindpowerpenetrationrateinthepowergrid,theinfluencebe

5、tweenwindpowersystemandpowergridisbecomingmoreandmorebig.Windpowersystemoutputpowerhasthecharacteristicsofvolatilityandintermittent,thiswillproducegreatinfluencetopowerqualityofgridanditsstabilitywill;Atthesametime,thepowergridfailurewillalsobringaseriestr

6、ansientprocesstothewindpowersystem,andevenendangerthesafeoperationofthewholesystem.Therefore,theintroductionoflargecapacitystoragesystemistheincreasinggridreservesandincreasingwindpowerimportantmeansofaccess,ithasakeyroleintherespectofnewenergyacceptancean

7、dstableoperationofpowergrid.Thispaperadoptsdoubletri-levelback-to-backconverterstructure.ThroughthenetworksideconverterDC-sideshuntsupercapacitorandbatteryenergystoragesystemtopromotewindpowerunitparalleloperationstability,bycontrollingthebi-directionalDC/

8、DCconverterandgridinverter,makethedirect-drivewindpowersystemhasacertainabilityoflowvoltageridethroughwhenpowergridvoltagesagsbyusingcharginganddischargingcharacteristicsoftheenergystoragesystem,andmakethegri