风力发电中基于MCR的电压稳定及控制研究

【摘要】当今世界能源短缺和环境污染日趋严重,风能作为一种可再生绿色能源,因其储量丰富,它的开发利用具有重要的现实意义。为此,世界各国竞相发展风力发电技术,技术上不断成熟,逐步完善。随着风力发电机组容量的不断增大,如何提高其运行效率、使风能得到最大程度的利用已成为目前风力发电技术研究的重要内容,同时风电机组发出的电能如何保持电压稳定,实现安全并网且达到低电压穿越的标准也成为一个研究的热点。随着并网机组的增多,势必会造成电压和功率因数的下降,故要进行相应的无功补偿。目前用于风电场的无功补偿装置有MCR+FC型SVC,TCR型SVC及SVG等几种方式,相比SVC,SVG最大的缺点是调节范围小、控制复杂,技术不太成熟,本文将重点阐述MCR+FC动态无功补偿装置。本文首先介绍了风力发电系统中各部分的模型,重点介绍了控制部分,采用桨距角控制和转速、无功功率的控制方案,减少风速扰动对风电系统输出电压稳定的影响；接着介绍了风电场的电气接线方式和几种常用的风电场等值模型,对风电场中风电机组进行分区段等值,建立风电场等值模型。其次分析了磁控电抗器的工作原理,对磁控电抗器的工作特性进行分析,包括对谐波特性、控制特性及伏安特性的分析；并对磁控电抗器的等效电路图进行简化,采用Matlab建立仿真模型；重点介绍了MCR+FC的控制方法。接着分析风力发电机组的并网问题,介绍并网理论和风电机组的并网方式；阐述并网产生低电压穿越的理论以及各国的标准,为后续验证MCR补偿效果奠定基础；分析了双馈异步电机的原理和动态模型；重点介绍风电场双馈电机加装Crowbar电路,来实现风电场输出端出现故障时,Crowbar电路将双馈电机转子侧切除,使风电机组能正常运行,通过搭建Matlab模型来验证加装Crowbar电路实现了低电压穿越的要求。最后,本文提出了MCR+FC的动态无功补偿措施,搭建了MCR+FC的动态无功补偿方案在风电系统中的仿真模型,对比分析了在风电场输出波动及电网故障时,加装与未加装MCR+FC无功补偿装置时风电场输出电压波形,验证了加装MCR+FC无功补偿装置提升电压效果明显。
【作者】周淑敏；
【导师】程汉湘；
【作者基本信息】广东工业大学，电气工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】风电场；MCRCrowbar；低电压穿越；

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