风电场中混合无功补偿的应用

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1、专业学位硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：风电场中混合无功补偿的应用论文题目(外文)：ApplicationofMixedReactivePowerCompensationinWindFarm研究生姓名：李仲坤学位类别：专业学位专业名称：电气工程导师姓名职称：王维庆教授论文答辩日期2015年5月23日学位授予日期年月日I摘要在环境日益恶化与能源需求日益增大的今天，清洁能源受到了前所未有的重视。有着诸多优点的风力发电发展最为完善，随着清洁能源的推广，风力发电的装机容量也随之增加。但是在大量风电场并入电网的同时，也对电网的稳定性产生了一定的破坏，例如风具有随机性

2、导致输出的功率波动，若电网得不到足够的无功补偿时，则电压容易发生偏差，甚至造成电压闪变。由此可看到无功功率的补偿对电能质量的重要性。本文首先对风力发电场的风速模型、风力机轴系模型展开了讲解和研究，然后对基于异步发电机的风电机组组的数学模型展开了推导，并给出了其控制框图。随后介绍了STATCOM的基本结构，对STATCOM的工作原理进行了分析，并且对其数学模型进行详细的分析和推导，得出STATCOM在旋转坐标系dq0上的常系数微分方程组。依照此方程组提出了电流间接控制策略，并且绘出了控制框图。最后提出风电场中原有的可投切电容器组与静止同步补偿器STATCOM（Stati

3、cSynchronousCompensator）共同进行无功功率补偿的策略，其中可投切电容器组对无功功率经行整数部分的补偿，而静止同步补偿器进行余数补偿。针对这种较复杂的混合补偿策略，给出了恰当的控制策略；最后通过PSCAD/EMTDC搭建仿真模型，分别在稳态、暂态两种情况下，对几种补偿方式下的风电场运行状况进行了仿真、分析和比较，验证了该混合无功补偿策略的合理性、有效性。关键词：混合无功功率补偿；静止同步补偿器；可投切电容器AbstractInthedeterioratingenvironmentandtheincreasingdemandforenergytoda

4、y,cleanenergyhasreceivedunprecedentedattention.Becauseofwindpowerhaslotsofadvantagesanditsdevelopmentismoreperfectthanothercleanenergy,windpowercapacityhasincreasedrapidlyalongwiththepromotionofcleanenergy.However,withalargenumberofwindfarmsinterconnecttedwiththepowergrid,thestabilityof

5、thegridhadbeendamagetoacertainextent.Forexample,randomwindleadsthefluctuationsofwindpoweroutput,ifthegridcannotgetenoughofthereactivepowercompensation,thenthevoltagepronetobias,orevencausevoltageflicker.Thusreactivepowercompensationofpowerqualityisvital.Inthearticle,firstlythewindspeedm

6、odelinwindfarm,aerodynamicmodelandthewindturbineshaftmodelwasintroducedandanalyzed,andthemathematicalmodelofwindturbineinductiongenerator-basedgrouphasbeendeduced,andgivesitscontroldiagram.ThenthebasicstructureSTATCOMhasbeenintroducedandtheworkingprincipleofSTATCOMhasbeenanalyzed,andade

7、tailedanalysisandderivationofitsmathematicalmodelhasbeenduuced,andthedifferentialequationsgroupwithconstantcoefficientsofSTATCOMhasbeenreceivedonarotatingcoordinatesystem.Finallyinaccordancewiththeequationspresented,thecurrentindirectcontrolstrategyandcontrolblockdiagramhasbeen