基于rt-lab的风电场无功电压控制仿真分析

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1、申请上海交通大学工学硕士学位论文基于RT-LAB的风电场无功电压控制仿真分析学校：上海交通大学院系：电子信息与电气工程学院学科专业：电气工程作者姓名：董建政导师姓名：蔡旭教授上海交通大学电子信息与电气工程学院2015年2月本研究得到国家863“电网友好型新能源发电关键技术及示范应用”项目资助（项目编号：2012AA050203）AThesisSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterSIMULATIONANALYSISOFREACTIVEPOWER/VOLTAGECONTROLOFAWINDFARMBAS

2、EDONRT-LABAuthor:DongJianzhengSpecialty:ElectricalEngineeringAdvisor:ProfessorCaiXuSchoolofElectronicsInformationandElectricEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaFebruary,2015上海交通大学工学硕士学位论文摘要基于RT-LAB的风电场无功电压控制仿真分析摘要将实时仿真技术引入风力发电研究领域，建立一个风电场实时仿真平台，可以进行各种控制策略的快速验证和多种控制设备的硬件在环

3、测试。本文以风电机组和风电场的数学模型为基础，设计和实现了基于RT-LAB的风电场实时仿真平台，以该平台为工具对风电场无功电压控制策略进行了仿真和分析。1.建立了包含风力机、传动链、发电机、变换器、变桨系统及Crowbar保护电路的风电机组的动态数学模型；研究了风电机组在最大功率跟踪控制、有功无功指令控制、并网解列等典型工况下的控制策略；建立了基于ARMA模型并考虑尾流效应、时滞效应的多机风速数学模型，以及包含静止无功发生器SVG的风电场模型。2.设计和实现了风电场实时仿真平台，包括总体设计规划、平台组成、数据通信系统和人机交互界面以及虚拟风电场的仿真模型。最后对单个风电机组

4、进行了全工况仿真，对风电场进行最大功率跟踪控制和有功指令控制仿真，结果表明所建立的风电机组模型能反映机组动态特性，所建立的风电场模型能满足风电场功率控制的要求。3.研究了风电场强连接、弱连接到电网的电压波动情况，研究并设计了基于SVG的并网点电压控制和基于风电机组无功调节能力的并网点电压控制。仿真分析表明基于SVG的并网点电压控制、基于风电机组的并网点电压控制都能将并网点电压基本控制在合理运行区间内，具有良好的控制效果。关键词：实时仿真，RT-LAB，双馈风电机组，并网，解列，风速模型，风电场仿真平台，电压控制第I页上海交通大学工学硕士学位论文摘要SIMULATIONANAL

5、YSISOFREACTIVEPOWER/VOLTAGECONTROLOFAWINDFARMBASEDONRT-LABABSTRACTControlstrategiescouldbeverifiedandcontrollerscouldbetestedwithhardware-in-the-loopifreal-timesimulationtechnologyisbroughtintowindpowerresearchfieldandareal-timesimulationplatformofwindfarmsisbuiltup.Thewindfarmsimulationpla

6、tformisdesignedandestablishedwithRT-LABbasedonthemathematicalmodelofwindturbinesandwindfarms.Reactivepower/voltagecontrolstrategiesofawindfarmareimplementedontheplatform.1.Thedynamicmathematicmodelofawindturbineisestablished,includingturbine,drivetrain,generator,converter,pitchsystemandcrow

7、bar.ControlstrategiesoftypicaloperatingconditionssuchasMPPT,dispatching,grid-connectionandcutting-offareproposed.AmathematicalmodelofwindspeedbasedonARMA,whichtakingwakeeffectandtime-lageffectintoaccount,andawindfarmmodelwithSVGarealsoestablished.2.Awind