SVC和SSSC联合提高风电场暂态电压稳定性的研究

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当今社会迅猛发展，科技进步带来经济效益的同时也带来亟待解决的环境污染问题，因此可再生能源的开发和利用成为重要课题。其中，风能作为主要的清洁能源，越来越受到人们的重视，风力发电在电网中所占的比例也越来越高。但是，由于异步电机缺乏有效的无功电压控制能力，并且异步风力发电系统在起机阶段会从电网吸收大量的无功功率，这就会造成电网的无功功率分布的严重不平衡以至于暂态电压失去稳定。当系统发生较大扰动，如短路故障时，系统同样需要在电网吸收无功功率来重新建立机端电压，这样同样会造成电网的暂态电压不稳定。针对异步风力发电系统存在的问题，本文提出将 FACTS器件SVC和SSSC装设在系统中，达到解决问题的目的。
　　首先，本文详细分析了异步发电机的工作特性，在此基础上建立了基于异步电机的风电场数学模型。在Matlab/Simulink中搭建了相应的风电场仿真模型，模拟了风电场在风速不断变化的情况下的功率波动，以及在无任何补偿措施的情况下，风电场在发生故障时各个运行参数的变化情况，突出本课题的研究意义。
　　其次，本文分别给出了SVC和SSSC的结构和工作原理，分别建立了相应的数学模型，结合数学模型对两者的工作特性进行了具体分析，并且通过仿真进行了验证。本文应用SVC在系统发生故障时提供无功功率支撑，抬高机端电压，故障消除后为系统提供无功功率，恢复机端电压，保持系统运行的稳定；应用SSSC在故障发生时减小短路电流，降低故障期间母线电压下降的程度，维持系统电压稳定。
　　最后，本文将SVC和SSSC联合应用在异步风力发电系统中，重点是对SVC和SSSC各自控制策略的设计和两者联合作用时联系方式的建立。本文通过经典的 PI控制对 SVC输出的无功功率进行调节，达到对系统进行快速的无功补偿和连续的无功调节，提高系统的电压稳定。对于SSSC的控制本文选择双闭环阻抗控制方式，这样的方式精度更高，对于故障电流的限制效果更好。在实现对SVC和SSSC分别控制后通过设置相应的信号将两者统一起来，实现两者的联合作用，设计了相应的控制策略。在Matlab/Simulink中搭建了含SVC和SSSC的风电场仿真模型，验证了所提出策略的有效性。结果表明：SVC能够连续平滑的对系统提供无功补偿，维持系统的暂态稳定；当发生严重短路故障时，SVC和SSSC联合，能够有效地减小故障电流，恢复机端电压；SVC和SSSC的共同作用能解决风电场的暂态电压稳定问题。

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作者
张乘;
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作者单位

东北电力大学;

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授予单位东北电力大学;
学科电气工程
授予学位硕士
导师姓名李娟;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类风能发电;电力系统稳定;
关键词
风电场; 静止无功补偿器; 暂态电压; 稳定性; 限制故障电流;

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