基于RT-LAB的风电场无功电压控制仿真分析

摘要

将实时仿真技术引入风力发电研究领域，建立一个风电场实时仿真平台，可以进行各种控制策略的快速验证和多种控制设备的硬件在环测试。本文以风电机组和风电场的数学模型为基础，设计和实现了基于RT-LAB的风电场实时仿真平台，以该平台为工具对风电场无功电压控制策略进行了仿真和分析。
　　本研究主要内容包括：⑴建立了包含风力机、传动链、发电机、变换器、变桨系统及Crowbar保护电路的风电机组的动态数学模型；研究了风电机组在最大功率跟踪控制、有功无功指令控制、并网解列等典型工况下的控制策略；建立了基于ARMA模型并考虑尾流效应、时滞效应的多机风速数学模型，以及包含静止无功发生器SVG的风电场模型。⑵设计和实现了风电场实时仿真平台，包括总体设计规划、平台组成、数据通信系统和人机交互界面以及虚拟风电场的仿真模型。最后对单个风电机组进行了全工况仿真，对风电场进行最大功率跟踪控制和有功指令控制仿真，结果表明所建立的风电机组模型能反映机组动态特性，所建立的风电场模型能满足风电场功率控制的要求。⑶研究了风电场强连接、弱连接到电网的电压波动情况，研究并设计了基于SVG的并网点电压控制和基于风电机组无功调节能力的并网点电压控制。仿真分析表明基于SVG的并网点电压控制、基于风电机组的并网点电压控制都能将并网点电压基本控制在合理运行区间内，具有良好的控制效果。

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第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 电力系统实时仿真研究现状

1.3 国内外风电场无功电压控制研究综述

1.4 本文主要研究内容和结构安排

第2章 风电机组及风电场的结构与数学模型

2.1 风电机组的模型

2.2 风电机组在典型工况下的控制策略

2.3 风电场的模型

2.4 本章小结

第3章 基于RT-LAB的风电场实时仿真平台的设计与实现

3.1 RT-LAB实时仿真系统介绍

3.2 风电场实时仿真平台的设计与实现

3.3 风电场模型的仿真验证

3.4 本章小结

第4章 风电场无功电压控制仿真分析

4.1 风电场电压波动特性分析

4.2 基于SVG的并网点电压控制

4.3 基于风电机组无功调节能力的并网点电压控制

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录

致谢

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