采用STATCOM改善籠型機(jī)風(fēng)電場機(jī)組動態(tài)轉(zhuǎn)矩的機(jī)理分析與控制策略研究.pdf

1、近年來，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，在裝機(jī)容量和發(fā)電量方面，風(fēng)電均已超過核電，成為我國第三大主力電源。隨著并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量逐年提高，風(fēng)電對電力系統(tǒng)的影響也不容小覷。在風(fēng)電系統(tǒng)中，電網(wǎng)由于受諸多因素的影響導(dǎo)致公共連接點(diǎn)（PCC）電壓不平衡，PCC負(fù)序電壓引起籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電磁轉(zhuǎn)矩以2倍電網(wǎng)頻率脈動，降低傳動機(jī)構(gòu)使用壽命。針對以上問題，本文以籠型機(jī)風(fēng)電場為研究對象，在電網(wǎng)電壓不平衡條件下，分析籠型風(fēng)電場機(jī)組動態(tài)轉(zhuǎn)矩的特性，研究STATCOM改善

2、籠型風(fēng)電場機(jī)組轉(zhuǎn)矩特性的機(jī)理及其控制策略，為STATCOM在風(fēng)電場的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　首先，本文介紹課題的研究背景、目的和意義，綜述風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀，以及我國風(fēng)電行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，概括STATCOM在風(fēng)電場的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀。
　　其次，分析STATCOM的工作原理，給出STATCOM和風(fēng)力機(jī)的數(shù)學(xué)模型及風(fēng)電場的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)STATCOM主電路參數(shù)。
　　再次，根據(jù)電壓平衡條件下籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型，采用

3、定子磁鏈定向的原則，得到電壓不平衡條件下籠型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的簡化數(shù)學(xué)模型；分析電壓不平衡下發(fā)電機(jī)組電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈動的機(jī)理，建立電磁轉(zhuǎn)矩脈動幅值和電網(wǎng)正負(fù)序電壓之間的關(guān)系；通過仿真驗(yàn)證機(jī)理分析的正確性。
　　然后，根據(jù)系統(tǒng)的單相負(fù)序等效電路，分析STATCOM改善籠型機(jī)風(fēng)電場機(jī)組轉(zhuǎn)矩特性的機(jī)理；研究STATCOM輸出補(bǔ)償電流相位對PCC負(fù)序電壓和轉(zhuǎn)矩脈動幅值的影響；分析故障點(diǎn)到PCC間等效阻抗對STATCOM補(bǔ)償能力的影響。
　

4、　最后，研究在電壓不平衡條件下籠型機(jī)風(fēng)電場STATCOM正負(fù)序電壓協(xié)調(diào)控制策略，在維持直流側(cè)電壓恒定的同時降低籠型發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩脈動，其補(bǔ)償容量的分配原則是：優(yōu)先補(bǔ)償負(fù)序電壓以減小PCC的電壓不平衡度，剩余的STATCOM電流容量補(bǔ)償正序電壓以控制公共連接點(diǎn)電壓穩(wěn)定；設(shè)計(jì)基于二階廣義積分-鎖頻環(huán)（SOGI-FLL）的鎖相環(huán)，快速準(zhǔn)確地檢測PCC正負(fù)序電壓和相位，且可以實(shí)現(xiàn)頻率自適應(yīng)；在PSCAD/EMTDC環(huán)境下建立系統(tǒng)仿真模型，仿真驗(yàn)