變速恒頻風(fēng)電機(jī)組慣性控制對(duì)電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響研究.pdf

1、隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，風(fēng)電技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組(Direct-drive Permanent Magnet Synchronous Generator，D-PMSG)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)成為未來(lái)風(fēng)電發(fā)展的重要方向。大規(guī)模風(fēng)電接入將會(huì)給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，其中，電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性會(huì)因風(fēng)電集中式開發(fā)和遠(yuǎn)距離輸送的特點(diǎn)而面臨更大的威脅。并且，由于D-PMSG的解耦控制，使得D-PMSG對(duì)外表現(xiàn)出“無(wú)

2、慣性”，在接入時(shí)會(huì)在一定程度上減小整個(gè)系統(tǒng)的慣性。解決該問題的常用方法是D-PMSG加入慣性控制，然而慣性控制的加入又會(huì)改變D-PMSG和接入系統(tǒng)的耦合關(guān)系，對(duì)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響，故而在選擇慣性控制策略和參數(shù)的時(shí)候應(yīng)考慮系統(tǒng)小干擾方面的限制。因此，針對(duì)D-PMSG慣性控制對(duì)電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響，本文進(jìn)行了如下研究:
　　首先，介紹了D-PMSG在不同工況下的數(shù)學(xué)模型。D-PMSG的數(shù)學(xué)模型主要包括風(fēng)力機(jī)、軸系、永

3、磁同步發(fā)電機(jī)、背靠背變流器等基本組成部分和最大功率跟蹤控制、變節(jié)距角控制、變流器機(jī)側(cè)整流控制和網(wǎng)側(cè)逆變控制等基本控制部分。
　　其次，研究了基于特征值分析法的不同運(yùn)行工況下D-PMSG簡(jiǎn)化模型。該簡(jiǎn)化模型保留了D-PMSG的主導(dǎo)狀態(tài)變量，主要是適用于風(fēng)電接入系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性分析。比較分析了D-PMSG詳細(xì)模型和簡(jiǎn)化模型的特征值計(jì)算結(jié)果和主導(dǎo)狀態(tài)變量仿真曲線。分析結(jié)果表明，特征值的計(jì)算結(jié)果和主導(dǎo)狀態(tài)變量的仿真曲線在模型簡(jiǎn)化前后的仿

4、真結(jié)果具有較好的一致性，從而證明了該簡(jiǎn)化模型是合理的。
　　最后，仿真分析了D-PMSG慣性控制對(duì)系統(tǒng)小于擾穩(wěn)定性的影響。分析了下垂控制和虛擬慣量控制等兩種慣性控制策略的運(yùn)行原理，在PSCAD/EMTDC上建立了含D-PMSG的四機(jī)兩區(qū)仿真系統(tǒng)。在接入風(fēng)電不改變系統(tǒng)初始潮流的前提下，仿真分析了下垂控制和虛擬慣量控制的加入對(duì)D-PMSG自身小干擾穩(wěn)定的影響特性，研究總結(jié)了加入慣性控制后D-PMSG有功出力，接入位置和控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)小