含風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)的低頻振蕩研究.pdf

1、當(dāng)今世界，傳統(tǒng)的化石能源已逐漸面臨枯竭，可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用已經(jīng)成為未來(lái)全球能源技術(shù)發(fā)展方向之一。風(fēng)電在可再生能源中占據(jù)著重要地位，目前已在全世界范圍內(nèi)被廣泛采用。大規(guī)模風(fēng)電集中并網(wǎng)將對(duì)電力系統(tǒng)的低頻振蕩特性造成影響。一方面，風(fēng)速的隨機(jī)波動(dòng)特性可能造成風(fēng)機(jī)的強(qiáng)迫功率振蕩，進(jìn)一步導(dǎo)致系統(tǒng)的強(qiáng)迫功率振蕩；另一方面，風(fēng)機(jī)的引入會(huì)改變系統(tǒng)阻尼特性，且與其運(yùn)行方式，接入地點(diǎn)和滲透率有關(guān)。因此，研究風(fēng)電集中接入電網(wǎng)的低頻強(qiáng)迫振蕩與小擾動(dòng)振蕩是十分

2、必要的，這可為日后風(fēng)電系統(tǒng)低頻振蕩的預(yù)防與控制提供重要的理論基礎(chǔ)。
　　本文首先建立了7階雙饋風(fēng)機(jī)模型（Doubly Fed Induction Generator，DFIG），其主要包含風(fēng)力機(jī)模型，雙質(zhì)量塊軸系模型，槳距角及其控制系統(tǒng)模型以及感應(yīng)異步電機(jī)模型與轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制系統(tǒng)模型。并由此推出全風(fēng)況條件下兩種含風(fēng)電的單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)小信號(hào)分析模型，通過(guò)特征值及參與因子分析得出DFIG系統(tǒng)存在高低兩種不同頻率的低頻振蕩模態(tài)，此兩種

3、模態(tài)分別由軸系和槳距角控制系統(tǒng)引起，且前者阻尼較大，后者阻尼較小。
　　其次，本文基于Matlab/Simulink仿真，比較了DFIG phasor模型和discrete模型仿真結(jié)果的異同，發(fā)現(xiàn)discrete模型更能準(zhǔn)確地反映DFIG動(dòng)態(tài)特性。而后采用discrete模型，在全風(fēng)況條件下實(shí)現(xiàn)了DFIG單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)強(qiáng)迫振蕩與小擾動(dòng)振蕩時(shí)域仿真，且仿真結(jié)果與理論分析相一致。
　　最后建立了含風(fēng)電的多機(jī)系統(tǒng)線性化狀態(tài)方程。通

4、過(guò)特征值分析與時(shí)域仿真發(fā)現(xiàn)，DFIG會(huì)在系統(tǒng)中引入與自身強(qiáng)相關(guān)且具有良好阻尼的振蕩模態(tài)。對(duì)于由風(fēng)速波動(dòng)引起的強(qiáng)迫振蕩，系統(tǒng)中各處振蕩頻率相同，但DFIG對(duì)原系統(tǒng)振蕩模態(tài)的影響隨陣風(fēng)頻率變化而存在差異。對(duì)于小擾動(dòng)振蕩，當(dāng)風(fēng)機(jī)替代同步機(jī)為系統(tǒng)供電后，與被替代同步機(jī)強(qiáng)相關(guān)的振蕩模態(tài)幾乎消失，而與其他機(jī)組強(qiáng)相關(guān)的振蕩模態(tài)幾乎不變；風(fēng)機(jī)接入聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或直接饋入負(fù)荷節(jié)點(diǎn)后，對(duì)系統(tǒng)原有的振蕩模態(tài)也影響甚微，不過(guò)還是會(huì)起到一定改善效果。上述結(jié)果亦驗(yàn)證了本