基于直流串聯(lián)的海上風電場及其控制.pdf

1、目前，人們對海上風能的關注已超過陸上風能，大型海上風電場建設已經(jīng)進入很多國家和地區(qū)的計劃。由于以前在這方面的工程非常少，因此還有很多問題需要研究和解決。從國際研究趨勢來看，深入分析直流型風電場并提出創(chuàng)新性的解決方法已成為海上風電場研究的主要方向。
　　 本文以直流串聯(lián)型風電場和模塊化多電平并網(wǎng)端為研究對象，以風電機組、風電場和并網(wǎng)變流器的控制作為主題，從原理分析、模型建立和仿真驗證三個方面入手，全面、深入、細致的開展了研究工作，

2、其研究內(nèi)容和創(chuàng)新成果包括:
　　 (1)根據(jù)變速風力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理設計了直流串聯(lián)型風機的控制策略，使風機按照最佳功率控制和輸出電壓限幅控制，滿足了直流串聯(lián)型風電場的運行要求。以永磁同步發(fā)電機為對象，建立了各控制目標的控制框圖，按照“最優(yōu)對稱法”的形式完成了控制器的設計，通過仿真驗證，說明控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)串聯(lián)型風機的控制要求，且效果良好。
　　 (2)根據(jù)風力發(fā)電機和變流器的工作原理和控制策略，設計了風機的簡化控制模型

3、，并結(jié)合其簡化物理模型，形成直流串聯(lián)型風力發(fā)電系統(tǒng)的簡化模型。通過和詳細模型的比較分析，以及組建風電場進行風場特性分析，說明該模型能夠反映風機的各項性能，其穩(wěn)態(tài)響應和動態(tài)響應能力和詳細模型接近。
　　 (3)直流串聯(lián)型風電場在受端電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落故障時，需要減少風能吸收以保持直流輸電電壓穩(wěn)定。針對串聯(lián)風機的運行特性，本文提出根據(jù)風機輸出功率實時調(diào)整出口電壓限幅值的方法，使串聯(lián)機群的出口電壓和直流輸電電壓的保護值相對應，仿真證明了

4、該控制方法可以使風電場成功實現(xiàn)低電壓穿越。
　　 (4)以模塊化多電平換流站作為并網(wǎng)端，結(jié)合電網(wǎng)要求和風場特性，敘述了換流站參數(shù)設計的原則和方法。在換流站的階梯波調(diào)制中采用了基于拉格朗日乘子的算法，解決了電平數(shù)較多時計算負擔過大的問題;同時采用了階梯波和多重載波混合調(diào)制的方法，解決了階梯波調(diào)制范圍較窄的問題，提高了并網(wǎng)端應對電網(wǎng)故障的能力。
　　 (5)由于并網(wǎng)端采用階梯波調(diào)制，存在采樣周期較長的缺點，為提高換流站的動態(tài)