风电场动态等值建模方法研究

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1、硕士学位论文风电场动态等值建模方法研究RESEARCHONDYNAMICEQUIVALENTMODELINGOFWINDFARM张洋溢哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM614学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文风电场动态等值建模方法研究硕士研究生：张洋溢导师：李卫星副教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TM614U.D.C：621.3Dissertation

2、fortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONDYNAMICEQUIVALENTMODELINGOFWINDFARMCandidate：ZhangYangyiSupervisor：AssociateProf.LiWeixingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringAffiliation：andAutomationD

3、ateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着化石燃料的日益枯竭，风力发电已经成为全世界可再生能源发展的生力军。随之而来的就是风电场容量和风机数量的日渐扩大，于是风电对其接入的电力系统的影响也越来越大，这给大规模电力系统的仿真工作带来了巨大的挑战。风电场动态等值建模理论和方法的研究已经成为了一个亟待解决的课题。基于上述原因，本文针对变速恒频双馈风力发电机组，进行了有关风电

4、场动态等值的一系列研究。介绍双馈风力发电系统的各部件组成及其数学模型，主要包括空气动力学模型、轴系模型、保护电路以及异步发电机数学模型。在此基础上，进行了桨距角控制模型、机侧和网侧换流器的搭建，完成了双馈风力发电机组的建模并对双馈机组功率特性曲线进行了建模仿真。对双馈风电机组单机故障特性进行了仿真研究。通过赋予机组大量不同的风速值，研究风电机组各部件的暂态响应曲线，发现随着风速的变化，诸如转子电流、短路点有功功率等电气量有明显的聚合现象。利用风速将暂态曲线分为几个集群，发现同群中各条暂态曲线数值相近，曲线形状和走势相似

5、度较高；反之，群间曲线之间则相似度较低。基于以上发现，对双馈风电机组两机系统的等值特性进行了仿真研究。通过输入两台风机不同的风速组合，仿真分析两机风电系统的等值误差与平均风速、风速差异之间的关系。结果表明平均风速越大，风速差异越小，等值精度越高。以此为思路，对两机风电系统进行了深入研究。通过大量仿真发现，随着风速的变化，两机风电系统暂态电流的平均误差存在跳变现象，即在特定的风速值附近，等值误差会有急剧的阶跃性变化。提出了基于两机风电系统等值误差跳变现象的风机分群策略。针对双馈型风电场，利用PSCAD仿真平台，进行了等值

6、计算和仿真验证工作。仿真结果表明，利用本文方法进行风电场的分群等值，结果精度较高。在风速波动情况下以及多种故障位置下，本文方法依然有较好的等值精度。关键词：风电场；双馈风力发电机；动态等值；机群划分-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththeincreasingdepletionoffossilfuels,windpowerhasbecameanewpillarinthedevelopmentofrenewableenergyintheworld.Andthen,becauseoftheincre

7、aseofthecapacityofwindfarmandthenumberofwindturbine,thewindpowerhavemuchmoreinfluenceonthegridofpowersystem,whichbringsgreatchallengestotheresearchoflarge-scalepowersystem.Thetheoryofwindfarmmodelinghasbecameaurgentproblemmustbesolved.Basedontheopinionabove,this

8、papermakesaseriesofresearchonwindfarmdynamicequivalentusingvariablespeedconstantfrequencydoublyfedgenerator.ThispaperintroducesthecomponentandmathematicalmodelofDFIG,