摘 要

近年来，新能源不断兴起，受到了全世界各个国家的重视，风电凭借其无污染、可再生的优势迅速崛起。对于风力发电的更深入研究以及风力发电技术的不断进步促使了大规模的风电并网。大规模的风电并网会引起电力系统低频振荡，现今风机并网对于电力系统低频振荡的研究已经足够全面，但电力系统低频振荡对风机的影响仍未有进步。本文就风电并网时电力系统低频振荡的产生对全功率风机动态特性及其稳定性的影响做出了相关研究。

首先，探讨了全功率风机的控制策略以及全功率风机并网的策略，并给出了全功率风机的风力机模型，发电机模型，变流器模型，以及全功率风机的并网模型。并介绍了电力系统低频振荡的产生及其危害。

其次，本文在Matlab中搭建了全功率风力发电系统的整体模型以及全功率风机的并网模型，并在Simulink中进行仿真并验证了全功率风机控制策略的正确性。

然后，在Matlab中搭建了全功率风机在低频振荡时并网的模型，并研究了电力系统低频振荡对风机动态特性及其稳定性的影响。

最后，研究了在不同工况即不同风速影响下电力系统低频振荡对风机动态特性及稳定性的影响。研究表明，电力系统低频振荡对风机电磁部分有较大的影响。

关键词：全功率风机 ；电力系统低频振荡；Matlab仿真；风机控制策略

Abstact

      In recent years, new energy continues to rise and were highlighted in various countries around the world, wind power, with its non-polluting, renewable advantage of the rapid rise. For more in-depth research and technological advances in wind power wind power prompted a large-scale wind power. Large-scale wind power can cause power system low frequency oscillation, the current from the fan and the network for the study of low frequency oscillation has been fully adequate, but low frequency oscillation on the fan still progress. In this paper, when wind power grid power system low frequency oscillation generates dynamic characteristics and its impact on the stability of the whole power of the fan made relevant research.

      First, the control strategies discussed at full power and full power blower fan and network strategy, and gives full power turbine wind turbine model, the model generator, inverter model, as well as full power fan grid model. And introduces the power system low frequency oscillation and produce harm.

     Secondly, we built a model of the overall full-power wind power generation system and the whole power grid wind turbine model in Matlab and simulation in Simulink and verify full power fan control strategy is correct.

      Then, in Matlab built wind full power at low frequency oscillation and network model and studied the low frequency oscillation on the fan dynamic characteristics and stability.

      Finally, under different conditions affect different wind speed in low frequency oscillation on the wind dynamic characteristics and stability. Studies have shown that low frequency oscillation have a greater impact on the electromagnetic fan section.

Keywords: full power wind turbine；low frequency oscillation；Matlab simulation ；wind turbine control strategy

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 风电的发展 1

1.2.1 世界风力发电技术的发展经历 1

1.2.2 中国风力发电的发展状况 2

1.2.3 全功率风力发电机 3

1.3 选题背景及意义 4

1.4 本文研究内容和主要工作 5

第2章 电力系统低频振荡的机理及危害 6

2.1 电力系统低频振荡的产生机理和危害 6

2.2 PSS稳定器 7

2.3 小结 7

第3章 全功率风力发电机发电系统及控制策略 8

3.1 全功率风机系统结构 8

3.2 风力发电系统的控制策略 9

3.2.1 最大风能追踪原理 9

3.2.2 全功率发电机的运行方式 11

3.3 全功率风力发电机组的并网控制 12

3.4 全功率风力发电机组的变流器控制 12

3.4.1 机侧变流器的控制 12

3.4.2 永磁同步电机矢量控制技术 14

3.4.3 网侧变流器的控制 15

3.5小结 17

第4章 基于Matlab/Simulink的模型搭建及仿真研究 18

4.1 全功率风机发电系统模型的搭建 18

4.1.1 风力机的仿真模型 19

4.1.2 发电机模块的仿真 20

4.1.3 机侧变流器控制模型 21

4.1.4 网侧变流器控制模型 22

4.2 全功率风机的仿真研究 22

4.2.1 最大风能跟踪控制 22

4.2.2 网侧变流器仿真结果及分析 26

4.3小结 27

第5章 电力系统低频振荡对风机动态特性及稳定性的影响 28

5.1 电力系统低频振振荡模型的搭建 28

5.2 低频振荡对风机动态特性及稳定性的影响 29

5.3 在不同工况下低频振荡的影响 36

5.4 小结 37

第6章 结论与展望 38

6.1 结论 38

6.2 展望 38

参考文献 40

致谢 41

第1章 绪论

1.1 引言

当今社会,世界各个国家对于新兴能源的开发越来越重视，并且投入越来越多的资金力量去发展，这使得新能源产业发展的趋势十分强劲，新能源逐渐演变成能源发展产业的最为重要的一个环节。新能源指的是刚刚开始开发利用或者已经投入了大量的资金进行研发以及在未来将会受到积极进行推广的能源，例如风能、核能、潮汐能等。

在众多的再生能源之中,风能的发展是最为迅速的，并且风能已经得到了广泛地应用，主要是因为世界各国对于风能技术的发展较为重视，到如今，对风能利用的理论已经十分完善，应用范围也较广，且使用风能的相关成本也十分低廉，在我国，风能也备受关注。对于风能的利用最多是以风力发电的形式，风电有以下几个特点：可以再生，现已探明的储量十分的充足而且其无污染的特性备受好评，因此我国大力倡导发展风电技术。对风力发电技术更深入的研究和更广泛的应用于实际可以使得风力发电的理论研究更加成熟，也能使风机在并网时具有更高的稳定性，并且能在并网的同时使得风机的容量有较大的提升。技术的日益进步将促成更高的经济效益和更安全的使用保障。