大規(guī)模雙饋型風(fēng)電并網(wǎng)穩(wěn)定性仿真研究.pdf

1、受化石能源日趨枯竭和全球環(huán)境日益惡化的驅(qū)動(dòng)，風(fēng)力發(fā)電作為最有發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?，在世界范圍?nèi)得到了快速地發(fā)展。然而統(tǒng)計(jì)顯示，我國很多風(fēng)電場在建起來后無法實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，“并網(wǎng)難”問題已成為風(fēng)電發(fā)展的一個(gè)瓶頸，對(duì)風(fēng)電場和電網(wǎng)雙邊對(duì)并網(wǎng)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行更加深入地研究在這個(gè)時(shí)候變得頗有意義。
　　本文以目前采用最為廣泛的雙饋風(fēng)電機(jī)組為研究對(duì)象，對(duì)變速恒頻原理，風(fēng)力機(jī)、軸系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、雙饋電機(jī)和變流器等模塊的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了詳細(xì)地分析，并深入

2、地研究了變槳距、最大功率跟蹤和矢量定向等控制技術(shù)。
　　針對(duì)風(fēng)電建模與仿真，對(duì)目前常用的幾種電力系統(tǒng)仿真工具進(jìn)行了比較，并在Matlab/Simulink和DIgSILENT中分別搭建了含有雙饋風(fēng)電場的電力系統(tǒng)模型。Matlab/Simulink中采用的電網(wǎng)模型比較簡單，主要用來對(duì)風(fēng)電機(jī)組自身的運(yùn)行特性進(jìn)行研究，仿真分析了雙饋風(fēng)電機(jī)組最大功率跟蹤運(yùn)行特性及組合風(fēng)速模型：DIgSILENT中采用了IEEE9節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)模型，風(fēng)電場與

3、電網(wǎng)之間使用了較長的輸電線路，風(fēng)電容量占電力系統(tǒng)全部容量的比例達(dá)13.6％，能較好地模擬我國風(fēng)電大規(guī)模遠(yuǎn)距離的特點(diǎn)，仿真分析了風(fēng)速擾動(dòng)對(duì)含有雙饋風(fēng)電場電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響。
　　提出一種基于無功功率判定的Crowbar保護(hù)電路退出控制策略。低電壓穿越能力是風(fēng)電并網(wǎng)要求中的核心內(nèi)容，目前主要通過增加Crowbar保護(hù)電路來實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組在電網(wǎng)發(fā)生大擾動(dòng)情況下的低電壓穿越。Crowbar電路的投切時(shí)間對(duì)風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力影響很大，然

4、而目前還沒有較好的Crowbar電路退出控制策略，本文系統(tǒng)地仿真了各種短路故障條件下，雙饋風(fēng)電機(jī)組電壓和電流、有功和無功功率、轉(zhuǎn)速等重要參量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)情況，并對(duì)機(jī)組的無功功率特性進(jìn)行了深入地?cái)?shù)學(xué)分析，通過對(duì)機(jī)組輸出的無功功率進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量與判定，控制Crowbar電路在故障清除后立刻退出，改善了雙饋風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力。
　　通過對(duì)網(wǎng)側(cè)變流器控制策略進(jìn)行改進(jìn)，使其在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)運(yùn)行于STATCOM模式，并額外增加動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝

5、置，改善了故障清除后電網(wǎng)電壓的恢復(fù)情況；通過增加直流側(cè)耗能電路，有效快速地降低了電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)變流器直流母線過電壓；通過對(duì)轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制策略進(jìn)行改進(jìn)，附加一個(gè)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定環(huán)節(jié)，使機(jī)組轉(zhuǎn)速在故障清除后快速地恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)值。
　　仿真分析了Crowbar電阻不同取值對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行特性的影響，指出Crowbar電路耗能電阻取值范圍的常規(guī)整定方法沒有考慮到耗能電阻與電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的相互影響，并對(duì)Crowbar電阻的整定方法進(jìn)行了改進(jìn)。