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当前世界的能源危机越来越重及环境不断恶化,各国学者致力于寻找清洁能源,这给风能和太阳能等可再生能源一个迅速发展的契机。特别地,风能由于资源丰富、可用率高且成本与传统能源发电差不多而备受关注,风电并网容量逐年上升。但是风力发电具有波动和间歇的特性,电力系统的电压稳定性会受到风电场并网的影响,所以其自动电压控制问题的研究是特别重要的。目前,提高含风电场电网的电压稳定性可采用安装各种无功补偿设备,但是随着无功补偿设备数量的增加,分散式独立控制策略已经不能满足电网的动态协调电压控制的需求,因此风电场AVC系统的优化控制策略研究十分必要。 本文首先从风力发电系统基本单元——风力发电机开始,建立了主流机型双馈感应风力发电机的数学模型,分析了网侧变换器与转子侧变换器的解耦控制原理,在仿真平台DIgSILENT上建立了双馈风力发电机组模型,为风电场的自动电压控制奠定了基础。其次在此基础上进行了双馈风电场无功电源的无功能力分析,更加了解其无功特性,是深入研究双馈风电场自动电压控制(AVC)策略的技术支持。 针对由双馈风力发电机组和SVG构成的风电场,提出一种双馈风电场AVC的分区图控制策略,该策略主要是借鉴变电站综合无功控制的九区图原理,推导出基于七区图的风电场AVC控制策略,同时利用分模式调压原理,双馈风电机组配合SVG进行控制,实现风电场并网点及风电场内各节点电压的稳定。 最后,本文在DIgSILENT仿真平台上搭建冀北某风电场的仿真模型,并在电压波动时使用该控制策略对风电场汇集站处无功补偿设备SVG和双馈风电机组的无功输出实施动态调整。算例仿真表明,该控制策略能够有效维持风电场并网点电压稳定,提高风电场电压安全稳定裕度。