风力发电系统柔性直流输电控制策略研究

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1、分类号密级风力发电系统柔性直流输电控制策略研究研究生姓名：李勇指导教师姓名、职称：朱晓青、教授学科专业：电气工程研究方向：复杂机电系统的信息集成和协调控制湖南工业大学二○一五年六月十五日分类号密级.风力发电系统柔性直流输电控制策略研究StudyonthecontrolstrategyoftheflexibleHVDCtransmissionsystemforwindpowergenerationsystem研究生姓名：李勇指导教师姓名、职称：朱晓青教授学科专业：电气工程研究方向：复杂机电系统的信息集成和协调控制/V；论文答辩日期^>‘D答辩委员会主席_湖南工业大学二

2、〇一五年六月十五曰湖南工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本课题的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：德曰期：年•^月《曰湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，g卩：学校有权保留蒙位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以釆用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校

3、可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。摘要我国幅员辽阔，全国大部分地区蕴藏着丰富的风能资源。因其具有清洁和可再生等特性，日益受到人们的偏爱。基于输电技术的制约，故风力发电场规模不大。然而，随着风力发电技术的日益精湛、风电场规模的不断扩大，站点距离变远，怎样实现长距离大规模的电力输送成为我们比较关注的问题。柔性直流输电技术因其便于控制，可实现远距离的电力传输。本文主要针对柔性直流输电技术在风力发电中的应用作了分析研究。文章首先简要介绍了永磁发电机以及风力机的基本原理和相关的数学模型。建立了在dq同步旋转坐标下的永磁直驱风力发电系统的数学模型，基于转子磁场矢量定向

4、技术，构建了永磁发电机的有功、无功解耦控制策略；基于电网电压矢量定向技术，构建了输电系统有功、无功功率的解耦控制策略。采用叶尖速比的方法实现了对风能的最大跟踪。然后将柔性直流输电技术应用到风电场并网和无源网络负荷供电中，该系统充分利用永磁直驱风电机组与柔性直流输电技术的各自优点，提出适用于风电场的实际运行情况的控制策略。因为在风电场侧的换流站需要将风电场侧产生的功率及时的传送出去，并且要保持交流母线的电压稳定，以保证风电场有功功率的传输，所以在送端站的控制器采用定有功功率和定无功功率的控制方法。而在电网侧的换流站需要保持两端换流站功率的平衡，维持直流线路电压稳定，所

5、以在受端站的控制器采用定直流电压的控制方法，同时为了在发生故障时以便及时将电压恢复至正常水平，所以还需要定无功功率的控制方法。然后应用仿真软件Matlab/Simulink建立柔性直流输电在风力发电中的仿真模型，实现对几种不同情况下的仿真，仿真结果充分说明发输电系统能够在不同的风况下稳定运行，且对电网具有一定的无功调控能力，而且还能够阻隔故障，减小故障事故的范围。在向无源网络负荷供电时，当负荷突增时能够及时做出响应，保持直流电压稳定。关键词：永磁发电机，电压源换流器，柔性直流输电技术IABSTRACTChinahasavastterritory,whichisric

6、hinwindenergyresources.Becauseofitscleanandrenewableandothercharacteristics,whichisbecomingmoreandmorepopular.Basedontheconstraintsoftransmissiontechnology,thesmallscalewindfarms.However,withthewindpowergenerationtechnologyisexquisite,thecontinuousexpansionofthescaleofwindfarm,thesited

7、istanceaway,howtorealizethelongdistanceandlarge-scaleelectricpowertransmissionbecomeourconcern.FlexibleDCtransmissiontechnologybecauseofitseasytocontrol,canrealizethepowertransmissionoverlongdistances,somoreandmoreattention.Inthispaper,theapplicationofflexibleHVDCtechnologyinwindpowe