柔性直流输电技术在风电并网中的应用研究

【摘要】：作为一种很有应用前景的可再生能源，风电的大规模应用在很大程度上受到并网技术的制约。柔性直流输电技术（VSC—HVDC，voltage source converter highvoltage direct current）的出现为风电并网提供了新的途径，从目前国际上几个具体的工程看，VSC—HVDC可以在风电并网中得到很好的应用。考虑到风电并网系统的复杂性，由于时间与精力有限，本文将围绕着永磁并网系统的最大风能追踪、并网侧功率因数与直流电压稳定这三个控制目标，研究VSC—HVDC中的电压源换流器（VSC，voltage source converter）在上述方面的应用，对控制目标的控制系统进行设计，最后通过仿真验证控制系统的有效性。 本文建立了VSC在abc与dq坐标系下的数学模型，研究了VSC的工作机理与控制策略。依据网侧电压矢量定向控制策略，设计了VSC双闭环控制器，其中外环实现功率、直流电压控制，内环实现电流控制。对通过VSC—HVDC连接的两个交流系统进行了仿真，仿真结果表明了VSC在调节有功、无功及其他变量上的灵活性。同时，对空间矢量脉冲宽度调制的高直流电压利用率与低谐波率进行了仿真验证。 分析了永磁直驱并网系统的结构、永磁电机的数学模型。比较了几种永磁直驱并网系统的拓扑结构，通过对比表明：采用VSC并网的拓扑结构可以实现很好的控制效果。对通过VSC并网的永磁直驱系统控制策略进行了深入的研究，根据本文的三个控制目标，在机侧采用转子磁场矢量定向的控制方式、网侧采用电压矢量定向控制方式，完成两端控制系统的设计。 在MATLAB/SIMUlink环境下完成所有仿真模型的搭建，仿真结果验证了控制策略的良好性能。控制目标的实现说明了所设计控制器的有效性，充分体现了VSC—HVDC在风电并网中的具体应用。 【关键词】：并网技术 控制策略 永磁直驱 双闭环控制器 矢量定向控制
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM721.1;TM614
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 风力发电的意义与特点12
• 1.2 风电开发利用的发展12-18
• 1.2.1 风力发电机组的分类13-16
• 1.2.2 大规模风电并网对电力系统的影响16-18
• 1.3 柔性直流输电技术在风电并网中的应用18
• 1.4 本论文的主要工作18-20
• 第2章 VSC 的工作原理及其控制策略20-40
• 2.1 引言20
• 2.2 VSC 的基本结构及四象限工作原理20-23
• 2.2.1 VSC 的基本结构20-21
• 2.2.2 VSC 四象限工作原理21-23
• 2.3 SVPWM 调制技术23-28
• 2.3.1 SVPWM 调制技术原理23-26
• 2.3.2 SIMUlink 下 SPWM 与 SVPWM 逆变效果仿真对比26-28
• 2.4 三相 VSC 的控制策略28-32
• 2.4.1 三相 VSC 的数学模型28-30
• 2.4.2 三相 VSC 常用的控制策略30-32
• 2.5 VSC 控制器的设计32-35
• 2.5.1 内环控制器的设计32-33
• 2.5.2 外环功率、直流电压控制器的设计33-35
• 2.6 SIMUlink 下 VSC 控制器的仿真分析35-39
• 2.7 本章小结39-40
• 第3章 最大风能捕获及永磁直驱并网系统40-55
• 3.1 风力机的最大风能捕获原理40-41
• 3.2 永磁同步发电机模型41-46
• 3.2.1 自然坐标系下的电机方程42-43
• 3.2.2 同步旋转坐标系下的电机方程43-46
• 3.3 永磁直驱并网系统几种常用拓扑结构46-50
• 3.3.1 不控整流后接无功补偿变流器拓扑结构47-48
• 3.3.2 不控整流后接电流源逆变器拓扑机构48
• 3.3.3 不控整流后接 PWM 逆变器拓扑结构48-49
• 3.3.4 整个系统经过 VSC—HVDC 并网的拓扑结构49-50
• 3.4 永磁直驱系统通过 VSC 并网控制策略的选择50-51
• 3.5 最大风能跟踪方法的选择51-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第4章 永磁直驱并网系统控制系统的设计55-62
• 4.1 机侧控制系统的设计55-57
• 4.1.1 机侧内环电流参考值的获得55
• 4.1.2 磁链矢量定向控制原理下电流的解耦55-57
• 4.2 网侧控制系统的设计57-59
• 4.3 转子位置角的获取59-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第5章 SIMUlink 下仿真模型的搭建与结果分析62-76
• 5.1 仿真参数及整体仿真模型62-63
• 5.2 风力机与阶跃风速仿真模型63-65
• 5.3 电机侧控制系统关键环节框图的搭建65-67
• 5.4 并网侧控制系统关键环节框图的搭建67-69
• 5.5 仿真结果及其分析69-75
• 5.6 本章小结75-76
• 结论76-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果82-83
• 致谢83-84

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

大型风电场接入电网的稳定性问题研究    迟永宁

无传感器永磁同步电机调速系统高速运行性能研究    刘葵;孙凯;黄立培;

基于三电平电压源换流器的高压直流输电系统的控制策略研究    刘洪涛,徐政

几种变速恒频风力发电系统控制方案的对比分析    马洪飞,徐殿国,苗立杰

基于相关机会规划的风电并网容量优化分析    乔嘉赓;徐飞;鲁宗相;闵勇;

风力发电机组的非线性控制——变结构控制与鲁棒控制    杨俊华,吴捷

基于随机规划的并网风电场最大注入功率计算    吴俊;李国杰;孙元章;

直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略    尹明;李庚银;张建成;赵巍然;薛轶峰;

变桨距型双馈风电机组并网控制及建模仿真    徐大平;肖运启;秦涛;吕跃刚;

一种基于电压源型多端直流输电的供电系统    陈海荣;徐政;张静;

电压源换流器型直流输电技术综述    徐政;陈海荣;

大型风电场接入电网的稳定性问题研究    迟永宁

永磁同步发电机无位置传感器矢量控制系统的研究    唐挺

2兆瓦直驱型风力发电变流技术的研究    黄建新

非并网风电监控技术的研究    林小进

高速列车牵引传动系统直流电压脉动机理及影响的研究    刘玉洁

基于永磁同步发电机的直驱式风电系统建模与仿真    马威

基于Matlab的组合风速建模与仿真    杨之俊;

几种无功补偿技术的分析和比较    杨孝志;

基于TMS320F2812的软件锁相技术    李旭;王鸣;

适用于农网的中小功率风力发电电源研究    汪洋;成立;

风力发电并网逆变器的前馈解耦控制    李正熙;郑春雨;樊生文;

风轮机特性的模拟    荆龙;王昕;汪至中;

基于Lyapunov理论的交流传动系统建模和稳定性分析    刁利军;刘志刚;孙大南;贾利民;

基于CANopen的能馈式供电系统网络控制研究    梅樱;刘志刚;张钢;王磊;全恒立;

变速恒频双馈异步发电机组的控制技术    刘尹霞;刘峰;

基于SVPWM高功率因数整流器的建模与仿真    张树团;张凯;李静;

一种新型电动汽车智能充电机的研制    胡春雨;李武峰;严辉;

我国高原地区风力发电研究    缪江豫;邢瑞鹏;

基于积分滑模控制的三电平Buck变换器    黄悦华;

PWM整流器直接功率控制的新型调制策略    郑征;王聪;赵焕;

自抗扰控制技术在变速恒频双馈风力发电系统中的应用    周雪松;李超;马幼捷;李季;于阳;

Unified Model for Doubly-fed Wind Generator System and Its Application in Controllers' Coordination    

积分模糊滑模控制在变速风力发电机组中的应用    杨锡运;刘欣然;

Direct Power Control of Voltage Source Rectifier    

采用电流内模解耦和电压二自由度内模控制的PWM整流器    周渊深;

PWM整流器新型控制策略研究    郑征;邹瑾;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

无刷双馈电机建模及智能控制策略研究    邵宗凯

变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究    撖奥洋

多绕组变压器式可调电抗的研究与应用    田军

风能转换系统的分析、控制与优化方法研究    吴定会

激励政策下发电企业可再生能源战略投资研究    俞萍萍

基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究    杨波

新型可编程电液比例控制器关键技术研究    聂勇

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究    杨亮

基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究    高圆圆

电流型Z源逆变器主电路控制策略研究    翟清震

阻抗源能馈型交流电子负载的研究    董云连

风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法研究    陈建伟

串联谐振感应加热电源研究    范学磊

三相大功率PWM整流器系统的研究    张晓峻

多模块并联DC/AC电力变换技术研究    吕世家

三相AC/DC功率因数校正技术的研究    邓长吉

海洋潮流能发电系统的并网型逆变器设计研究    刘强

交流励磁用三相PWM整流器矢量控制研究    卢剑涛,王耀南,张志刚

直驱永磁同步风电机组的建模与仿真分析    金一丁;宋强;刘文华;

基于DSP处理器的电网谐波分析装置    陈莉莉,周斌,徐健健

电压型PWM整流器直接功率控制技术    王久和,李华德,李正熙

基于滑模观测器的无传感器永磁同步电机矢量控制系统    吴春华;陈国呈;孙承波;

一种基于MRAS的异步电机速度辨识方法    陈伟;瞿文龙;陆海峰;

基于RBF神经网络的永磁同步电机无位置传感器控制    史婷娜;王向超;夏长亮;

一种无测速定子磁链观测器的研究    陈甫

采用电流滞环调节器的电压矢量控制PWM整流器系统    赵振波,李和明,董淑惠

变速恒频风力发电机用交流励磁电源的研究    赵仁德,贺益康,黄科元,卞松江

新型直流输电及其相关技术研究    张桂斌

随机规划理论在风电并网系统分析中的应用研究    雷亚洲

新型直流输电的控制和保护策略研究    刘洪涛

变速恒频风力发电关键技术研究    卞松江

变速恒频风电机组并网运行模型研究及其应用    申洪

大型风电场电压稳定性分析与控制研究    潘文霞

变速恒频双馈风电机组动态模型及并网控制策略的研究    李晶

异步化同步发电机励磁控制及其稳定性分析    应黎明

变速恒频交流励磁风力发电机系统及其控制原理研究    艾斯卡尔

变速恒频风力发电用双PWM变换器的协调控制    陆城

基于DSP的永磁同步电机无传感器矢量控制系统研究    顾军

变速恒频风力发电技术研究    李龙文

永磁同步电动机无传感器矢量控制技术研究    郑宝周

变速恒频双馈风力发电最大风能追踪研究    张薇

MW级直驱永磁同步风力发电机设计    张兆强

风力发电并网逆变器的矢量控制策略研究    徐凯

永磁同步发电机无位置传感器矢量控制系统的研究    唐挺

无位置传感器感应电机伺服系统的研究    于春艳

第4届直流输电技术会议在广州召开    

新型直流输电技术    

直流输电技术的发展及其在我国电网中的作用    李立浧

柔性直流输电技术的发展与展望    胡航海;李敬如;杨卫红;李红军;

国家电网公司发布《±660千伏直流输电技术》成果    

探究柔性直流输电技术的应用与展望    沈波;

柔性直流输电技术研讨会在陕西西安举行    

前景广阔的直流输电技术    

直流输电技术的特点及发展应用    田晖

特高压直流输电技术现状及在我国的应用前景    袁清云

直流输电技术在我国电网发展中的作用    李立浧;

柔性直流输电技术在示范工程中的应用    王熙骏;

柔性直流输电技术在示范工程中的应用    王熙骏;

适用于海上风场并网的混合多端直流输电技术研究    陈霞;文劲宇;姚美齐;李乃湖;孙树敏;李广磊;

新型直流输电技术——HVDC LIGHT的应用与展望    孙峰;叶鹏;蔡志远;赵洪菊;

避免直流输电技术缺点破解海岛供电难题    本报记者 赵冉　通讯员 徐俊钐 卢亚军 吴延坤

我国柔性直流输电技术领先世界    本报记者 王旭辉

为可再生能源并网创造条件    陆项羽　刘隽

我国柔性直流输电技术世界领先    本报记者 王旭辉

新能源并网有了最优方案    葛俊

中国工程科技论坛电力发展论坛暨直流输电技术研讨会召开    记者 周妍

代表当前世界直流输电技术最高水平    本报记者 张健　通讯员 黄蕾

柔性直流输电技术项目启动    王靖

我国特高压直流输电技术不断跃升    记者 姚雷　陈海明 吴仁坚

打造中国直流输电技术自主品牌    本报记者 吴春燕 本报通讯员 肖前

柔性直流输电技术在风电并网中的应用研究    丁一平

柔性直流输电技术在风电并网中的应用研究    王伟

基于柔性直流输电技术风电变换器的研究    孙佑宣

VSC-HVDC控制策略研究及实验系统的实现    黄天富