諧波電網(wǎng)電壓下含DFIG和PMSG的混合風(fēng)電場群運(yùn)行與控制研究.pdf

1、隨著世界各國對風(fēng)能資源的大規(guī)模開發(fā)及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的深入研究，根據(jù)不同風(fēng)電機(jī)組各自的優(yōu)勢進(jìn)行合理配置形成混合風(fēng)電場群，尤其是由雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(doubly-fed induction generator, DFIG)和永磁同步發(fā)電機(jī)(permanent magnet synchronous generator, PMSG)這兩種主流機(jī)型形成的混合風(fēng)電場群，目前已成為舊風(fēng)電場改造擴(kuò)建及大容量新風(fēng)電場建設(shè)的主要方式之一。我國風(fēng)能資源大多集中于

2、三北地區(qū)和東南沿海島嶼，風(fēng)電場接入點(diǎn)通常是電力系統(tǒng)環(huán)節(jié)最為薄弱的電網(wǎng)末梢，大量電力電子變流裝置的應(yīng)用以及負(fù)荷的非線性等因素將不可避免地引入諧波污染，考慮利用不同風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特性及其控制性能，通過對多種風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行協(xié)調(diào)控制將有望提高整個(gè)混合風(fēng)電場群在諧波電網(wǎng)電壓條件下的安全穩(wěn)定性及其并網(wǎng)端電網(wǎng)的電能質(zhì)量。本文針對由DFIG和PMSG兩種主流風(fēng)電系統(tǒng)組成的混合風(fēng)電場群，從提高該類混合風(fēng)電場群應(yīng)對諧波電網(wǎng)電壓適應(yīng)能力的角度出發(fā)，對諧波電網(wǎng)電

3、壓下混合風(fēng)電場群的運(yùn)行與控制展開深入研究。
　?、倩趯χC波電網(wǎng)電壓下DFIG和PMSG風(fēng)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)及控制模型的詳細(xì)分析，針對DFIG系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器(grid side converter, GSC)提出了兩個(gè)增強(qiáng)控制目標(biāo)，并建立了含DFIG和PMSG的混合風(fēng)電場群集中等值模型，通過仿真驗(yàn)證了所建模型的有效性并分析了諧波電網(wǎng)電壓下該類混合風(fēng)電場群的運(yùn)行特性。
　?、谠敿?xì)分析了DFIG型風(fēng)電場GSC與轉(zhuǎn)子側(cè)變換器(rotor

4、side converter, RSC)的最大輸出諧波電流能力，并結(jié)合諧波電網(wǎng)電壓下GSC與RSC實(shí)現(xiàn)各控制目標(biāo)所需的諧波電流幅值，確定了DFIG型風(fēng)電場各控制目標(biāo)的可控運(yùn)行區(qū)域。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了諧波電網(wǎng)電壓下DFIG型風(fēng)電場的多目標(biāo)協(xié)同控制策略，并通過仿真驗(yàn)證了理論分析及不同工況下所提控制策略的有效性。
　　③詳細(xì)分析了PMSG型風(fēng)電場GSC的最大輸出諧波電流能力，并結(jié)合諧波電網(wǎng)電壓下GSC實(shí)現(xiàn)各傳統(tǒng)控制目標(biāo)所需的諧波電

5、流幅值，確定了PMSG型風(fēng)電場各傳統(tǒng)控制目標(biāo)的可控運(yùn)行區(qū)域?；诖?，進(jìn)一步提出了諧波電網(wǎng)電壓下PMSG型風(fēng)電場的多目標(biāo)協(xié)同控制策略，并通過仿真驗(yàn)證了所提控制策略的有效性。
　?、芑趯?PMSG型風(fēng)電場抑制混合風(fēng)電場群并網(wǎng)點(diǎn)諧波電壓控制策略的研究，提出了諧波電網(wǎng)電壓下含DFIG和PMSG的混合風(fēng)電場群協(xié)調(diào)控制策略，并對不同工況下含DFIG和PMSG的混合風(fēng)電場群進(jìn)行仿真研究，研究結(jié)果表明，所提協(xié)調(diào)控制策略可有效改善該混合風(fēng)電場群的