含虛擬慣量控制的雙饋風(fēng)電機(jī)組接入對(duì)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響分析.pdf

1、隨著“電網(wǎng)友好型”風(fēng)電場(chǎng)的提出，各國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)導(dǎo)則要求雙饋風(fēng)電機(jī)組(doubly-fed induction generator, DFIG)能夠?qū)ο到y(tǒng)頻率變化做出響應(yīng)。但通過(guò)引入虛擬慣量控制來(lái)提高風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)性能，勢(shì)必會(huì)給電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來(lái)新的變化。因此，迫切需要研究含虛擬慣量控制的雙饋風(fēng)電機(jī)組接入對(duì)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響。本文的主要內(nèi)容和成果有:
　　針對(duì)含虛擬慣量控制的雙饋風(fēng)電機(jī)組，建立考慮鎖相環(huán)(phase-lockedlo

2、op，PLL)與虛擬慣量控制的并網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)小干擾模型。在此基礎(chǔ)上，采用解析的方法從機(jī)理上揭示了鎖相環(huán)與虛擬慣量控制共同作用下系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性，即對(duì)于含虛擬慣量控制的雙饋風(fēng)電機(jī)組，鎖相環(huán)主要通過(guò)影響虛擬慣量對(duì)系統(tǒng)的參與程度進(jìn)而影響系統(tǒng)阻尼:鎖相環(huán)PI參數(shù)越小，虛擬慣量控制狀態(tài)變量對(duì)區(qū)間振蕩模態(tài)的參與因子越小，機(jī)電振蕩模態(tài)阻尼比越大。這與不含虛擬慣量控制的雙饋風(fēng)電機(jī)組中鎖相環(huán)對(duì)系統(tǒng)阻尼特性的影響相反。IEEE四機(jī)兩區(qū)系統(tǒng)驗(yàn)證了所建模型的合

3、理性與分析結(jié)果的正確性。
　　針對(duì)含虛擬慣量控制的雙饋風(fēng)電機(jī)組詳細(xì)模型階數(shù)過(guò)高不便分析的難題，本文提出適用于小干擾穩(wěn)定性分析的降階模型。首先，計(jì)算雙饋風(fēng)電機(jī)組各狀態(tài)變量的衰減時(shí)間常數(shù)，并根據(jù)各狀態(tài)變量的衰減快慢關(guān)系，從時(shí)間尺度探究雙饋風(fēng)電機(jī)組各組成部分的動(dòng)態(tài)特性。在此基礎(chǔ)上，計(jì)及機(jī)組機(jī)電耦合特性，提出保留虛擬慣量控制和鎖相環(huán)動(dòng)態(tài)的3階簡(jiǎn)化模型。最后，構(gòu)建出降階模型接入多機(jī)互聯(lián)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型。IEEE四機(jī)兩區(qū)系統(tǒng)仿真結(jié)果表明:該模型

4、與詳細(xì)模型相比，能夠較為準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)在小干擾作用下的動(dòng)態(tài)特性，極大地降低了計(jì)算量。
　　針對(duì)風(fēng)功率波動(dòng)引起的激勵(lì)隨機(jī)性和風(fēng)速不確定性引起的虛擬慣量等參數(shù)的隨機(jī)性，本文提出一種考慮維納噪聲的參數(shù)隨機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法。首先，在上述降階模型的基礎(chǔ)上，利用靈敏度分析方法推導(dǎo)隨機(jī)參數(shù)與狀態(tài)矩陣元素的解析函數(shù)關(guān)系，構(gòu)造具有維納噪聲的參數(shù)隨機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)模型。然后，通過(guò)建立考慮隨機(jī)因素的Lyapunov泛函，推導(dǎo)出隨機(jī)系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性判據(jù)。IEE