【摘 要】
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随着我国“双碳”目标的提出,可再生能源的装机容量不断提升的同时,其关键技术也在不断突破。由于我国富含风能区和负荷密集区分布距离较远,远距离、大容量稳定送电的解决方案成为了目前可再生清洁能源外送的研究重点。柔性直流输电凭借其不受输电距离和同步同频等稳定性问题影响的优势,主要应用于可再生清洁能源外送。在实际工程项目投运过程中,该方案存在功率和电压振荡造成失稳现象产生,经大量专家学者研究得出,产生这些稳
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随着我国“双碳”目标的提出,可再生能源的装机容量不断提升的同时,其关键技术也在不断突破。由于我国富含风能区和负荷密集区分布距离较远,远距离、大容量稳定送电的解决方案成为了目前可再生清洁能源外送的研究重点。柔性直流输电凭借其不受输电距离和同步同频等稳定性问题影响的优势,主要应用于可再生清洁能源外送。在实际工程项目投运过程中,该方案存在功率和电压振荡造成失稳现象产生,经大量专家学者研究得出,产生这些稳定性问题的主要原因主要是大量电力电子设备投入而造成的多时间尺度耦合。本文针对风电场经柔性直流外送过程中出现多时间尺度耦合造成失稳现象进行研究。提出关于风电场变流器及MMC设计方案,并以平高集团低压动模实验室为例,开展了直驱风机经MMC外送的电力系统稳定性问题研究,研究内容如下:（1）介绍了目前国内外主流风电场所采用的风力发电机,并阐述了主流风力发电机各自优缺点;介绍了柔性直流输电系统主要优势及应用场景,最后根据国内外关于风电场接入柔性直流输电系统稳定性研究现状,确定本文研究思路;（2）阐述了直驱风机的基本运行原理及控制结构并建立了数学模型;设计了网侧变流器的控制参数;最后,通过时域仿真方法进行验证,得出所设计参数符合稳定要求并具备良好的响应特性;（3）阐述了MMC的基本运行原理及控制结构并且建立了MMC变流器的数学模型,然后利用频带配合方法设计了以风电频带为基准的MMC控制系统参数,提出了一种考虑源-网容量的子模块电容参数设计方法,最后通过时域仿真方式进行验证;（4）利用坐标接口对直驱风机模型与MMC变流器进行互联,通过改变MMC子模块电容容值以及控制系统控制参数并进行FFT分析,讨论了子模块电容量和桥臂电感对振荡频率影响,得出相应稳定性结论。本文所使用的频带配合方法能够有效的设计直驱风机控制参数和MMC控制参数,在假定直驱风机频带不变的条件下设计MMC控制参数,并得出控制参数和电气参数对频带影响,为工程建造提供了有效的建议,为后续直驱风机并网MMC提供了设计依据。
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