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太阳能学报 2016年第9期37卷 2201-2208页

作者：田桂珍王生铁庞洋内蒙古工业大学电力学院呼和浩特010080

分析电压不平衡下发电机电磁转矩产生脉动的机理;建立公共连接点(PCC)负序电压与STATCOM容量、故障点负序电压和故障点到PCC等效阻抗之间数学关系式,揭示STATCOM减小发电机转矩脉动的机理;提出电压不平衡情况下笼型机风电场STATCOM正负... 详细信息

分析电压不平衡下发电机电磁转矩产生脉动的机理;建立公共连接点(PCC)负序电压与STATCOM容量、故障点负序电压和故障点到PCC等效阻抗之间数学关系式,揭示STATCOM减小发电机转矩脉动的机理;提出电压不平衡情况下笼型机风电场STATCOM正负序电压协调控制策略,在维持直流侧电压恒定的同时降低笼型发电机电磁转矩脉动,其补偿容量的分配原则是:优先补偿负序电压以减小PCC的电压不平衡度,剩余的STATCOM电流容量补偿正序电压以控制PCC电压稳定。最后,在PSCAD/EMTDC环境下建立系统仿真模型,仿真结果验证STATCOM改善笼型风电机组动态转矩机理分析和STATCOM正负序电压协调控制策略的正确性和有效性。

关键词：笼型机风电场 STATCOM 电压不平衡正负序电压协调控制

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采用STATCOM改善笼型机风电场机组动态转矩的机理分析与控制策略研究

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作者：庞洋内蒙古工业大学

学位级别：硕士

近年来,我国风电产业发展迅猛,在装机容量和发电量方面,风电均已超过核电,成为我国第三大主力电源。随着并网风电装机容量逐年提高,风电对电力系统的影响也不容小觑。在风电系统中,电网由于受诸多因素的影响导致公共连接点(PCC)电压不平... 详细信息

近年来,我国风电产业发展迅猛,在装机容量和发电量方面,风电均已超过核电,成为我国第三大主力电源。随着并网风电装机容量逐年提高,风电对电力系统的影响也不容小觑。在风电系统中,电网由于受诸多因素的影响导致公共连接点(PCC)电压不平衡,PCC负序电压引起笼型风力发电机组电磁转矩以2倍电网频率脉动,降低传动机构使用寿命。针对以上问题,本文以笼型机风电场为研究对象,在电网电压不平衡条件下,分析笼型风电场机组动态转矩的特性,研究STATCOM改善笼型风电场机组转矩特性的机理及其控制策略,为STATCOM在风电场的应用奠定基础。首先,本文介绍课题的研究背景、目的和意义,综述风力发电发展的历史和现状,以及我国风电行业面临的挑战,概括STATCOM在风电场的应用和研究现状。其次,分析STATCOM的工作原理,给出STATCOM和风力机的数学模型及风电场的拓扑结构,设计STATCOM主电路参数。再次,根据电压平衡条件下笼型风力发电机组的数学模型,采用定子磁链定向的原则,得到电压不平衡条件下笼型风力发电机组的简化数学模型;分析电压不平衡下发电机组电磁转矩产生脉动的机理,建立电磁转矩脉动幅值和电网正负序电压之间的关系;通过仿真验证机理分析的正确性。然后,根据系统的单相负序等效电路,分析STATCOM改善笼型机风电场机组转矩特性的机理;研究STATCOM输出补偿电流相位对PCC负序电压和转矩脉动幅值的影响;分析故障点到PCC间等效阻抗对STATCOM补偿能力的影响。最后,研究在电压不平衡条件下笼型机风电场STATCOM正负序电压协调控制策略,在维持直流侧电压恒定的同时降低笼型发电机电磁转矩脉动,其补偿容量的分配原则是:优先补偿负序电压以减小PCC的电压不平衡度,剩余的STATCOM电流容量补偿正序电压以控制公共连接点电压稳定;设计基于二阶广义积分-锁频环(SOGI-FLL)的锁相环,快速准确地检测PCC正负序电压和相位,且可以实现频率自适应;在PSCAD/EMTDC环境下建立系统仿真模型,仿真验证STATCOM改善笼型风电机组动态转矩机理分析和STATCOM正负序电压协调控制策略的正确性和有效性。

关键词：笼型机风电场 STATCOM 电压不平衡正负序电压协调控制

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