风电及太阳能系统并网的全过程仿真

【摘要】：随着全国各地风电场的建设及陆续投入运行,风电及太阳能已经成为一个除水电、火电及核电之外的最重要并网电源。并网型的双馈风电系统及太阳能发电系统包括有大量的电力电子设备,在并网过程中其运行状态及性能直接影响着机组运行的安全性和稳定性,及电力系统的安全稳定运行。故如何科学合理地进行风电系统及太阳能发电系统的建模及并网过程分析与仿真是备受关注的研究课题。本文以双馈风电系统及太阳能发电系统的建模及并网全过程仿真为题进行了研究,并取得了相应的成果。 本文首先分析并建立了双馈风电系统各个模块在三相静止坐标系以及两相旋转坐标系下的数学模型;进而介绍了双PWM变换器的运行原理,及基于单位功率因数和直流电压稳定条件下网侧变换器的具体控制策略,在空载并网条件下基于电网电压信息的转子侧变换器的具体控制策略以及并网运行条件下基于有功、无功功率解耦控制的控制策略;空间矢量脉冲宽度调制的原理。在此基础上,把风电系统与PWM控制结合起来,建立了完整的双馈风电系统仿真模型,实现了其从空载切入到并网运行的全过程仿真。 进而,本文对光伏发电系统进行了数学建模。具体包括通过对光伏电池关于日照强度和温度的运行特性分析而建立了其相应数学模型,并结合逆变器模型,建立了计及逆变器的光伏发电系统完整数学模型,最终给出了相应的逆变器控制策略。 最后,本文用算例验证了本文所建立的双馈风电系统和光伏发电系统数学仿真模型的正确性,及相应双PWM变换器和逆变器控制策略的正确性。 【关键词】：风力发电系统 太阳能发电系统 双PWM控制 逆变器控制 并网仿真
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM614;TM743
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 风力发电系统介绍9-10
• 1.2.1 定桨距与变桨距控制9
• 1.2.2 恒速恒频与变速恒频技术9-10
• 1.3 风力发电研究现状10-11
• 1.4 光伏发电系统介绍11-13
• 1.4.1 离网光伏发电系统11
• 1.4.2 并网光伏发电系统11-13
• 1.5 光伏发电研究现状13
• 1.6 本文的研究内容13-15
• 第二章 双馈风力发电系统模型15-26
• 2.1 风速模型15-16
• 2.2 风力机特性16-17
• 2.3 双馈电机的运行特性17-18
• 2.4 双馈电机模型18-25
• 2.4.1 双馈电机在三相静止坐标系下模型18-22
• 2.4.2 坐标变换及变换矩阵22-23
• 2.4.3 双馈电机在两相同步旋转坐标系下模型23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 双PWM 变换器的控制策略26-46
• 3.1 网侧变换器控制26-28
• 3.2 SVPWM 控制原理28-33
• 3.3 双馈发电机空载并网控制33-36
• 3.4 双馈发电机功率控制36-38
• 3.5 风电系统电磁暂态模型38-45
• 3.5.1 双馈发电机友模模型38-40
• 3.5.2 双PWM 变换器模型40-42
• 3.5.3 网侧电阻和电感友模模型42-43
• 3.5.4 直流电容友模模型43
• 3.5.5 双馈风电系统电磁暂态仿真43-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 光伏发电系统模型研究46-52
• 4.1 光伏电池原理及等效电路46-47
• 4.2 光伏电池数学模型47-48
• 4.3 光伏电池输出特性48-49
• 4.4 光伏并网控制系统模型49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 仿真分析52-59
• 5.1 风力发电系统仿真52-57
• 5.1.1 网侧变换器仿真52-53
• 5.1.2 转子侧变换器空载并网仿真53-54
• 5.1.3 转子侧变换器功率控制仿真54-57
• 5.2 光伏发电系统仿真57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 结论与展望59-60
• 参考文献60-64
• 发表论文和参加科研情况说明64-65
• 致谢65

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