微网频率调节及风力机频率优化调节研究

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微网是一种管理各类分布式电源,独立地为当地负荷提供电能的小型电力系统,能最大限度地利用可再生能源,保证局部用电的可靠性。但是由于大多数可再生能源具有时变性以及微网系统的惯性小这些特点,导致微网抗扰动能力相对较弱,特别是在孤岛运行模式下,系统的安全稳定性可能面临更大的风险。因此,微网的能量平衡和频率电压的稳定性控制是保证系统安全运行的重点。本文主要对微网在孤岛运行模式下的频率稳定性控制策略进行研究。  首先,本文对常用分布式电源进行建模。介绍了风力发电机空气动力学基本理论和运行控制策略;分析了柴油发电机的各个模块的数学模型和动态响应特性;建立了蓄电池储能系统的数学模型;为后续微网系统的频率控制奠定了理论基础。  其次,本文分析了微网的频率特性和系统惯性,可知微网的频率由各微电源的频率特性共同决定的,对微电源的功频特性和经典微网的频率控制方法进行详细介绍,并针对微网在孤岛运行模式下,根据微电源频率调节的不同特点,提出了在对等控制模式下按照微电源响应时间不同,对系统频率进行优化调节的方法。并在传统下垂控制中加入微分环节以提高频率扰动初期的动态响应速度;除此之外投入DL调频控制,根据频率变化调节电阻以控制有功功率,不仅有效地减小了频率的波动幅值,而且提高了系统控制的精度。仿真结果证明了本文频率调节方法,在微电源发电功率或负荷变化时,有效地抑制频率的波动。  再次,探索风力发电对微网的影响,详细分析了风力机惯性响应的动态过程和减载运行的方法,并针对惯性控制参数进行优化,使其在自身稳定运行约束条件下最大程度向微网提供有功支持,并通过仿真验证了双馈型风力发电机拥有电网频率调节能力。  最后,概括总结了全文所做的研究工作和意义,指出了研究过程中存在的不足,并提出了下一步的研究工作展望。
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