含雙饋機(jī)組風(fēng)電場次同步振蕩分析與抑制.pdf

1、隨著我國風(fēng)電的迅猛發(fā)展，大型風(fēng)電場相繼建成并投入運(yùn)行。由于大量的風(fēng)電場遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，串聯(lián)補(bǔ)償作為提高交流輸電線路輸送能力、控制并行線路之間的功率分配和增強(qiáng)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的一種十分經(jīng)濟(jì)的輸電技術(shù)，值得研究與推廣使用。本文針對含雙饋機(jī)組的風(fēng)電場通過串聯(lián)補(bǔ)償送電所產(chǎn)生的次同步振蕩問題，進(jìn)行深入研究，主要內(nèi)容包括：
　?、俳⑦m宜于次同步振蕩問題研究的數(shù)學(xué)模型，包括空氣動力學(xué)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子軸系、槳距角控制系統(tǒng)、感應(yīng)發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子變流器d-q

2、解耦控制系統(tǒng)與串聯(lián)補(bǔ)償電容等，并討論了機(jī)網(wǎng)接口的坐標(biāo)變換。
　?、趯σ粋€含串聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾p饋機(jī)組風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行小擾動分析，推導(dǎo)全系統(tǒng)閉環(huán)模型，通過求解狀態(tài)方程系數(shù)矩陣的特征值和參與因子，得出影響該系統(tǒng)次同步振蕩的主要因素有串聯(lián)補(bǔ)償度和風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)速等，轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的內(nèi)環(huán)電流控制對振蕩模態(tài)影響相對較小，其他因素的影響可以忽略。隨著風(fēng)速的上升，系統(tǒng)阻尼上升。系統(tǒng)串聯(lián)補(bǔ)償度的增加會導(dǎo)致次同步振蕩頻率下降，同時阻尼減弱，在較高的串補(bǔ)度下有振蕩失穩(wěn)的

3、風(fēng)險。
　?、弁ㄟ^復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法對所研究系統(tǒng)進(jìn)行分析，結(jié)合時域仿真實現(xiàn)的復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法——測試信號法分析電氣阻尼曲線，結(jié)果證明串聯(lián)補(bǔ)償?shù)募尤敫淖兞讼到y(tǒng)電氣阻尼特性。控制器參數(shù)的合理設(shè)置可以一定程度減小次同步振蕩的風(fēng)險，但難以完全消除振蕩的隱患。而隨著串聯(lián)補(bǔ)償度和機(jī)組軸系剛度的加大，當(dāng)其扭振頻率與電氣系統(tǒng)頻率互補(bǔ)時，類似傳統(tǒng)同步機(jī)組，擾動后也會出現(xiàn)機(jī)軸扭振現(xiàn)象。
　?、茚槍﹄p饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)變換器采用了d-q解耦控制，其q軸

4、對應(yīng)于轉(zhuǎn)子有功功率的控制的特點(diǎn)。在功率外環(huán)上附加阻尼控制環(huán)，采用轉(zhuǎn)子側(cè)注入次同步電流以激發(fā)次同步電磁轉(zhuǎn)矩，阻尼振蕩的發(fā)生。通過相位補(bǔ)償?shù)姆椒?，使振蕩頻率處電氣阻尼為正值。由于轉(zhuǎn)子側(cè)電流與機(jī)械系統(tǒng)有著緊密的電磁耦合，轉(zhuǎn)子側(cè)注入的信號對次同步模態(tài)反應(yīng)敏感，同時引入帶通濾波器，隔絕其他頻率信號對振蕩抑制信號的影響，避免了引入其他振蕩頻率負(fù)阻尼的風(fēng)險?；赑SCAD/EMTDC的時域仿真結(jié)果顯示，采用該附加次同步振蕩阻尼控制器設(shè)計方案，在不同工