海上风电场MMC--HVDC系统控制

摘要

由于近年化石燃料等不可再生能源的过度开采造成能源枯竭，火力发电势必不能长久满足人类的需求，而风能这类作为可再生能源受到了人们的关注。由于海风较陆地风资源更为丰富，相对比于陆上风力发电，海上风力发电更有前景其发电效率更好，所以人们开始将研究的重心转移到海上风力发电上。本文针对双馈型风电场(DFIG)进行了数学建模并对其控制方式进行了相关知识的分析与研究，以及换流器的工作原理和控制策略。分析了多电平换流器系统的工作原理和控制方法。研究内容包括: 对双馈型风机进行研究，在PSCAD/EMTDC仿真平台，建立DFIG的电磁暂态模型。风电场启动并网控制策略是风电场稳定运行的基础，阐述风电场启动策略需两个阶段，MMC-HVDC的换流器的控制策略以及与电网连接的换流器控制策略电网自励启动控制展开研究。 最后针对DFIG风电场柔性直流输电系统并网运行控制策略，并通过闭合断路器QF1达到并网状态。基于PSCAD/EMTDC仿真平台观察并网后图像变化，仿真研究结果可知风电场输出电压跟踪母线电压图像效果良好，且在电机出力改变时，系统仍能保持稳定。

目录

声明

摘要

1前言

1．1课题背景及研究意义

1．2国内外研究现状

1．2．1国内外风电场—柔性直流输电系统研究

1．2．2风电场采用的主流机型及拓扑

1．2．3柔性直流输电系统主流机型及拓扑

1．3本文的主要工作

2风电场的数学模型与控制策略

2．1双馈异步发电机运行原理及数学模型

2．2 DFIG系统控制策略

2．2．1 DFIG转子侧换流装置控制策略

2．2．2 DFIG网侧换流装置的控制策略

2．3小结

3 MMC—HVDC的数学模型与控制策略

3．1 MMC基本结构及工作原理

3．1．1 MMC拓扑结构

3．1．2 MMC工作原理

3．1．3内部环流抑制控制器设计

3．2 MMC-HVDC运行原理及数学模型

3．2．2 MMC-HVDC数学模型

3．3 MMC-HVDC控制策略

3．3．1内环控制器设计

3．3．2外环控制器设计

3．4小结

4风电场—柔性直流输电系统的启动控制策略

4．1风电场空载并网的启动控制策略

4．2 MMC-HVDC电网自励启动控制策略

4．2．1与风电场连接的换流器的控制策略

4．2．2与电网连接的换流器的控制策略

4．3仿真与分析

4．4小结

5风电场-柔性直流输电系统的并网控制

5．1风电场柔性直流系统总述

5．2风电场启动切换至并网的控制策略

5．2．1 DFIG并网控制

5．2．2 DFIG风电场稳态运行

5．3风电场启动切换至并网的控制策略

5．4仿真与分析

5．4．1 DFIG风电场柔性直流输电系统并网仿真分析

5．4．2 DFIG风电场柔性直流输电系统稳态分析

5．5小结

6结论

致谢

参考文献