双馈风电场故障中输出特性及其动态模型辨识方法研究

摘要

随着风电渗透率的不断增加、大规模风电集中接入电力系统，风力发电对电力系统稳定产生重要影响，建立合理的风电场群模型是分析风电接入对电网影响的前提。相比于较为准确的静态等值，故障中风电场的输出特性和动态等值更为复杂，对电力系统稳定性影响更大。因此对风电场故障特性及模型等值的研究具有重要意义。本文研究了双馈风电场故障中的功率输出特性及其动态模型辨识方法，其主要工作如下:
　　(1)分析了双馈感应风电机组(DFIG)的详细数学模型和通用简化模型，为后续等值建模提供理论基础。
　　(2)根据已有的理论推导和数据仿真，研究了限幅环节对DFIG故障中输出特性的影响。揭示了不同电压跌落水平下，DFIG输出特性受有功限幅、转子电流限幅等限幅环节限制的机理。
　　(3)结合DFIG详细数学模型的理论推导和限幅环节影响输出特性的作用机理，对DFIG风电场等值建模方案进行研究。在分析不同故障中DFIG风电场分群等值建模方法的基础上，提出了一种融合数值评估和趋势评估的风电场等值准确性评估方法，并仿真验证可其可行性和有效性。
　　(4)提出了一种风电场等值模型参数求取方法。该方法基于参数灵敏度区分主导参数和非主导参数，通过等值方法确定非主导参数，通过优化算法确定主导参数，并仿真验证其有效性。
　　本文对不同电压跌落水平下的DFIG风电场故障特性及模型等值进行研究，提出了有效的分群策略和参数聚合方法，并通过对主导参数的优化，获得了具有较高准确度的参数辨识方案，建立了较为合理的风电场动态等值模型。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 单台DFIG风电机的动态模型

1．2．2 DFIG风电场动态等值模型

1．3 论文主要工作

第2章 双馈风电机组的数学模型

2．1 双馈风电机的详细模型

2．1．1 风力机模型

2．1．2 传动装置模型

2．1．3 桨距角控制器模型

2．1．4 发电机模型

2．1．5 变流器模型

2．1．6 转子侧变流器控制模型

2．1．7 网侧变流器控制模型

2．2 双馈风电机的通用模型

2．2．1 WECC通用模型

2．2．2 IEC通用模型

2．3 本章小结

第3章 限幅环节对DFIG故障中输出特性的影响

3．1 故障中稳态的有功输出特性

3．2 功率控制模块中的限幅环节

3．2．1 有功功率限幅环节

3．2．2 转子电流限幅环节

3．3 限幅环节对故障中有功输出的影响

3．4 限幅环节对故障中无功输出的影响

3．5 本章小结

第4章 DFIG风电场故障等值建模

4．1 风电场等值分群

4．2 风电场参数聚合

4．2．1 等值风速模型

4．2．2 等值风力机模型

4．2．3 发电机组参数等值

4．2．4 集电系统等值

4．3 准确性评估

4．3．1 准确性的数值评估

4．3．2 准确性的趋势评估

4．3．3 等值准确性的整体评估

4．4 仿真分析

4．4．1 风电场基本结构

4．4．2 等值分群仿真分析

4．4．3 集电系统参数等值

4．4．4 等值模型的准确性分析

4．5 本章小结

第5章 风电机等值参数辨识

5．1 参数灵敏度评估及等值参数的求取

5．2 主导参数优化的模型和算法

5．3 仿真分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 研究工作总结

6．2 不足和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研工作

致谢