基于VS C-HVDC的风电并网系统的仿真研究

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伴随着全世界经济的快速增长,不可再生能源也逐渐被消耗,对能源的保护问题也逐渐进入人们的视野,普遍受到各国政府的高度重视。而风能这种清洁能源,是太阳能的一种转换形式,在其将风力转化为电能输送到大电网的过程中,不排放对环境有害的污染物,而且风能随处都可获得,能源储量十分丰富,因此开发与利用风力发电以解决能源紧缺问题受到了许多国家的大力推崇。在风电并网时,柔性直流输电技术(VSC-HVDC)比传统的高压直流输电有诸多优势,比如可以对有功功率和无功功率进行独立控制、能够为系统故障时提供无功功率支持以及不存在换相失败等,十分适用于风电场与电网的并网互联。  本文先是介绍国内外各国风电的发展现状和未来的趋势,并介绍了风电并网技术经历的三个阶段,然后阐述了柔性直流输电的优点、应用场合以及发展状况。  其次,本文介绍了柔性直流输电系统基本结构以及组成部分,并对其原理进行分析,然后详细介绍了主电路系统组成部分参数设计或者选择的原则,接着对VSC-HVDC的核心部分—VSC的拓扑结构及运行原理做了详细的说明,然后根据基尔霍夫定律分别建立柔性直流输电系统的稳态和暂态数学模型。  另外,本文还介绍了柔性输电系统的控制策略部分,先是阐述了控制系统的主要任务以及几种基本的控制方式,然后针对内环和外环两部分控制器进行分析,并分别给出了每个控制器的结构图。  然后,文章介绍了柔性直流输电技术风电并网的控制系统,分别给出了整流站和逆变站的控制结构图,还对逆变站控制系统的PI调节器进行改进,用以提高控制系统的控制准确度及快速响应性能。  最后是仿真验证部分,先是介绍了仿真软件的基本常识,然后根据风电并网的相关原理,搭建了基于Matlab的仿真模型,分别模拟了风电场启动直至稳定状态、风电场侧发生电压扰动、电网侧发生短路故障以及验证系统潮流反转的能力等几种情况,根据波形结果作出分析与总结。
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