基于分岔理论的直驱永磁风机并网系统电压稳定性研究

摘要

随着风力发电的大量并网，风电对电网的影响越来越大，近几年，国内的风电场规模持续增大，相继投入了大量的电力、电子设备，也由此引发了各种各样的问题。特别是电压稳定等相关问题十分关键，很大程度上制约着风电的发展。本论文将非线性动力学里面的分岔理论有机融合进来，以电机侧与网侧作为切入点，围绕风电并网系统的电压稳定性展开了深入的探讨。
　　首先，对直驱永磁同步电机进行电压稳定性分析。采用电路原理与坐标变换的方法求得直驱永磁同步电机在旋转坐标系下的数学模型，再利用仿射变换与时间尺度变换求得直驱永磁电机的混沌模型。且充分利用相轨迹、庞加莱截面、时域图、分岔图这几种混沌特征指标进行分析，得到直驱永磁同步电机丰富的非线性特性。并结合PSCAD/EMTDC软件，从时域仿真的角度分析其输出电压稳定性。
　　其次，针对含风电机组的3节点系统模型展开了单参数分岔分析，采用MATCONT软件从无功功率扰动的角度进行电压稳定性探讨，结果显示存在HOPF分岔点和鞍结分岔点。分岔点的存在严重影响了系统的电压稳定性。为延迟或者取消3节点系统的不稳定分岔点，在原系统中引入了washout-filter辅助SVC的分岔控制方法，并将改进后3节点系统的MATCONT仿真结果与改进前相比较，充分说明这种方法能够有效延迟分岔，提高系统电压稳定性。
　　本文研究有助于更好地理解直驱永磁同步电机并网系统中的动力学行为和稳定性问题，对该系统的参数设计具有一定的参考价值。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

2 直驱永磁风电机原理及模型

2.1 引言

2.2 风机模型

2.3 永磁同步电机数学模型

2.4 本章小结

3 直驱永磁同步电机非线性动力学特性分析

3.1 引言

3.2 分岔理论的基本概念

3.3 D-PMSG混沌模型

3.4 D-PMSG中的动力学行为和稳定性分析

3.5 D-PMSG系统非线性动力学时域仿真分析

3.6 本章小结

4 基于分岔理论的D-PMSG并网对电力系统电压稳定性的影响

4.1 引言

4.2 电力系统分岔分析方法

4.3 风电并网系统电压稳定性分析

4.4 Washout-filter反馈辅助SVC控制器对系统并网稳定性的影响

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

作者从事科学研究和学习经历简介

攻读硕士期间主要成果