發(fā)布時(shí)間：2020-04-28 13:53

【摘要】：隨著風(fēng)電場大規(guī)模集中式并入電網(wǎng),加上風(fēng)能具有一定的波動(dòng)性、隨機(jī)性和間歇性,處于配電網(wǎng)線路末端和風(fēng)電場接入處的并網(wǎng)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定性受到挑戰(zhàn)。電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定取決于其無功功率的平衡,而含風(fēng)力發(fā)電的電網(wǎng)無功會(huì)受風(fēng)速變化、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷變化這種小擾動(dòng)和斷線、短路這種大擾動(dòng)影響。系統(tǒng)的無功受影響時(shí),無功補(bǔ)償裝置的存在就十分重要,其中體積小、響應(yīng)快的STATCOM備受關(guān)注,而適用于高壓大功率場合、易擴(kuò)展和維護(hù)、諧波特性好的模塊化多電平變換器(MMC)是STATCOM拓?fù)涞难芯繜狳c(diǎn)。本文首先解釋了兩類風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理,從電力系統(tǒng)有功功率-電壓(P-V)曲線分析了無功補(bǔ)償裝置對電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的好處,從異步發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性曲線分析了無功補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)短路故障時(shí)對其暫態(tài)穩(wěn)定性的提升。分析了STATCOM的補(bǔ)償原理和MMC的工作原理,借鑒三相兩電平VSC的建模方法對MMC-STATCOM進(jìn)行建模,得到其在連續(xù)域里經(jīng)Park變換后同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型和經(jīng)過狀態(tài)反饋交叉解耦后的控制方程。設(shè)計(jì)了結(jié)合載波移相脈寬調(diào)制(CPS-PWM)的電壓電流雙閉環(huán)策略作為基本控制策略,內(nèi)環(huán)的無功指令提取基于瞬時(shí)無功功率理論。設(shè)計(jì)了橋臂電容電壓均衡控制和子模塊電容電壓均衡控制以輔助電壓外環(huán)平衡所有模塊的電容電壓。設(shè)計(jì)了重復(fù)控制器提高信號跟蹤效果。在Matlab/Simulink仿真平臺里搭建了三相3MVar、48模塊的MMC-STATCOM用于補(bǔ)償含風(fēng)電場電網(wǎng)的無功,在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)、風(fēng)速變化時(shí)、負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)和負(fù)載不平衡時(shí)都有幫助。特別是短路故障時(shí),裝置能提供故障清除后電機(jī)所需的大量無功來重建磁場,恢復(fù)機(jī)端電壓,從而幫助電力系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定,提高風(fēng)機(jī)的低電壓穿越能力。最后,搭建了三相66 V/2 kVar、12模塊的多DSP上下分層控制的樣機(jī)驗(yàn)證了MMC-STATCOM的基本無功補(bǔ)償能力、無功連續(xù)調(diào)節(jié)能力、負(fù)荷擾動(dòng)抑制能力和負(fù)序補(bǔ)償能力。
【圖文】：

0.10.20.30.40.50.60.70.80.91-1 0 1 2 3 40.625并網(wǎng)點(diǎn)電壓(p.u.)時(shí)間 (t/s)圖1-2 中國風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越標(biāo)準(zhǔn)1.2.1 風(fēng)電場無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀為了解決電力系統(tǒng)無功功率的平衡問題，無功補(bǔ)償裝置誕生。從最原始的無功裝置到如今，大致經(jīng)過了并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止無功補(bǔ)償裝置和靜止同步補(bǔ)償裝置四個(gè)歷史階段[7,8]。

SMSMNSMLSMLLfLLLab cianibnicnUdSMSM SMSM SMfff ffapnbpncpnan1ann cnnbn1cn1bnn圖 2-6 MMC 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)元通常采用半橋結(jié)構(gòu)，可看作一個(gè)可控的電壓二極管。通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，即常的工作狀態(tài)有 3 種：T1開通，T2關(guān)斷，此時(shí)子模塊輸出電壓 UABT1關(guān)斷，T2開通，，此時(shí)輸出電壓為 UAB= 0，T1和 T2均關(guān)斷。一般在初始化啟動(dòng)和故障時(shí)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM614

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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2 許湘蓮;基于級聯(lián)多電平逆變器的STATCOM及其控制策略研究[D];華中科技大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 沈超;基于提高風(fēng)電場電能質(zhì)量的STATCOM控制方法研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2014年

2 姜天游;大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對電壓穩(wěn)定的影響及對策研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

本文編號：2643538