基于VSC-HVDC的風電場聯(lián)網技術研究.pdf

1、當今，人類社會面臨著諸多挑戰(zhàn)，如環(huán)境污染、全球氣候變化、能源安全等。這些挑戰(zhàn)一方面威脅著世界的可持續(xù)發(fā)展，另一方面也極大地推動了可再生能源的開發(fā)和利用。在可再生能源中，風能越來越受到人們的重視，成為發(fā)展最快的一種。截止到2006年底，全球風電裝機容量達到74.22GW，比2005年增長了25.6％。據(jù)WorldWindEnergyAssociation(WWEA)預測，到2010年該數(shù)據(jù)將增長到160GW。近年來，中國也加快了風電產業(yè)的

2、發(fā)展。中國大陸2006年底的風電裝機容量達到2.599GW，比2005年增長了105.3％；到2020年，風電裝機容量將達到30GW。在此背景下，論文重點研究了風電機組的建模和控制、風電場聯(lián)網方式和控制等風電發(fā)展中的關鍵問題。論文所取得的主要成果如下： (1)研究VoltageSourceConverterbasedHVDC(VSC—HVDC)的連續(xù)時間狀態(tài)空間模型，提出其向有源、無源系統(tǒng)輸電時的線性解耦控制策略。通過前饋補償方

3、法實現(xiàn)了向有源系統(tǒng)輸電時的有功與無功、直流電壓與無功的解耦控制；利用空間矢量的概念設計了向無源系統(tǒng)輸電時的交流電壓控制器。 (2)提出基于多輸入—多輸出反饋線性化原理的VSC—HVDC非線性解耦控制策略。引入了解耦矩陣和相對階數(shù)的概念；分析了非線性控制原理在VSC—HVDC中的應用，設計了非線性控制器；仿真分析顯示非線性策略明顯優(yōu)于線性解耦策略的控制效果。 (3)利用MATLAB/Simulink搭建了雙饋式感應風力發(fā)電

4、機組(DoublyFedInductionGenerator，DFIG)和直驅式永磁同步風力發(fā)電機組(DirectlyDrivenPermanentMagnetSynchronousGenerator，PMSG)的動態(tài)仿真模型。比較了不同階次的DFIG模型的特性；通過矢量控制，實現(xiàn)了DFIG和PMSG的轉速控制。 (4)提出基于多端VSC—HVDC的風電場聯(lián)網方式，給出了該方式的結構、特點、數(shù)學模型和控制策略。將所研究的風電場根

5、據(jù)地理位置分成若干個風電機組群，每個機組群通過一個公用的電壓源換流器聯(lián)結到直流線路上；提出了風電機組群的解耦控制和系統(tǒng)側電壓源換流器的線性解耦控制。該方式突出的特點是機組成本低、環(huán)境影響小、利于提高交流主網電壓穩(wěn)定性、換流站采用模塊化設計。 (5)提出全輸出量反饋線性化(FullOutputFeedbackLinearization，F(xiàn)OFL)和簡化輸入輸出線性化(SimplifiedInputOutputLinearizati