【摘 要】
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风能是一种清洁、绿色、环保的可再生能源。随着大规模风电站并入电网,风电的波动性和间歇性给电力系统稳定性带来了严峻的挑战。山地式风电站具有单机容量小、分散性大、波动性强等特点。本文研究山地式风电站基于MMC的储能变流器（Power Conversion System,PCS）控制策略,主要工作如下。首先,通过研究山地式风电站的风功率特性曲线,得出山地式风电站的风功率变化规律。以平抑风功率波动为目标,
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风能是一种清洁、绿色、环保的可再生能源。随着大规模风电站并入电网,风电的波动性和间歇性给电力系统稳定性带来了严峻的挑战。山地式风电站具有单机容量小、分散性大、波动性强等特点。本文研究山地式风电站基于MMC的储能变流器（Power Conversion System,PCS）控制策略,主要工作如下。首先,通过研究山地式风电站的风功率特性曲线,得出山地式风电站的风功率变化规律。以平抑风功率波动为目标,配置储能系统。对比分析了多种储能变流器PCS的拓扑结构。针对风功率的特点,研究确定了一种基于模块化多电平变流器（Modular Multilevel Converter,MMC）的储能变流器拓扑结构。该拓扑结构适合大容量储能系统通过PCS直接并网到10k V甚至35k V交流系统,可省去升压变压器,并避免中小容量PCS并联运行所带来的一系列问题。其次,论文对基于MMC拓扑结构的PCS各部分电路进行了参数设计,确定了MMC的调制方法。提出一套基于MMC的储能PCS控制策略,包括并网控制策略、子模块电容电压均压控制策略、桥臂均压控制策略、桥臂环流控制策略、储能子模块电池充放电控制策略、基于风电场风功率波动抑制策略、并网点节点电压控制策略等。PCS控制策略能够平抑风功率波动,使得风力发电机组与储能系统组合形成的输出更加稳定可靠,以提高风电机组并网运行的稳定性。最后搭建MATLAB仿真模型。仿真模型包括储能MMC变流器（PCS）、交流系统、负载和风电场等主电路模块,以及实现各种控制策略和功能的控制模块。仿真分析了多种工况,给出了多种工况下的仿真波形。仿真结果验证了所提出的基于MMC的PCS控制策略的有效性和可行性,同时验证了储能PCS可有效平抑风功率波动,减小风电站对电网的冲击。
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