并網(wǎng)雙饋感應(yīng)風(fēng)電系統(tǒng)軸系振蕩特性及其控制策略研究.pdf

1、雙饋感應(yīng)發(fā)電機(doubly fed induction generator, DFIG)型風(fēng)電系統(tǒng)由于具備運行轉(zhuǎn)速范圍寬、勵磁變換裝置容量小和能夠?qū)崿F(xiàn)功率解耦調(diào)節(jié)等特點，其已成為目前大型風(fēng)電場所采用的主流發(fā)電機組類型，而隨著風(fēng)電并網(wǎng)裝機容量不斷增長，電網(wǎng)受DFIG風(fēng)電系統(tǒng)的影響程度逐漸加深。當(dāng)受到風(fēng)速突變或電網(wǎng)故障等外界擾動時，DFIG風(fēng)電系統(tǒng)將表現(xiàn)出傳動軸系的振蕩，進而引起其輸出功率的振蕩，這將可能導(dǎo)致DFIG風(fēng)電系統(tǒng)軸系損毀，同時

2、導(dǎo)致與該風(fēng)電系統(tǒng)強耦合的電力網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生低頻振蕩，不利于含DFIG風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。對此，本文針對并入單機無窮大電網(wǎng)的DFIG風(fēng)電系統(tǒng)軸系振蕩，從風(fēng)電系統(tǒng)主動致穩(wěn)的角度出發(fā)，采用阻尼轉(zhuǎn)矩分析法探究軸系振蕩機理，并著重研究系統(tǒng)參數(shù)對軸系振蕩特性的影響規(guī)律以及軸系振蕩抑制控制策略。論文的具體研究內(nèi)容包括：
　?、俳⒉⒕W(wǎng)DFIG風(fēng)電系統(tǒng)詳細數(shù)學(xué)模型，基于線性系統(tǒng)分析理論，推導(dǎo)與該非線性系統(tǒng)相應(yīng)的線性化小干擾穩(wěn)定性分析模型，進

3、而研究系統(tǒng)在特定運行工況下的小干擾穩(wěn)定運行特性，以論證進一步探究系統(tǒng)軸系振蕩特性及其控制策略的必要性。
　?、诜治霾⒕W(wǎng)DFIG風(fēng)電系統(tǒng)中機械環(huán)節(jié)、電磁環(huán)節(jié)及控制環(huán)節(jié)間的耦合關(guān)系，推導(dǎo)DFIG電磁轉(zhuǎn)矩對軸系振蕩的作用機理；基于此，詳細分析風(fēng)速、電機參數(shù)及控制參數(shù)等系統(tǒng)參數(shù)對軸系振蕩阻尼的影響規(guī)律，并對其合理性進行仿真驗證，為實際并網(wǎng) DFIG風(fēng)電系統(tǒng)參數(shù)的合理選取及軸系振蕩抑制控制策略的提出奠定理論基礎(chǔ)。
　?、鄹鶕?jù)DFIG電

4、氣系統(tǒng)對軸系振蕩阻尼的影響機理，結(jié)合系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩和有功功率的產(chǎn)生、傳遞特性，重點設(shè)計四種置于不同控制環(huán)節(jié)的軸系振蕩抑制控制策略，并通過仿真分析對其有效性進行驗證。進一步，通過對比分析各控制策略在系統(tǒng)不同運行工況下的軸系振蕩抑制效果，提出實際并網(wǎng)DFIG風(fēng)電系統(tǒng)合理選取軸系振蕩抑制控制策略的方法及建議，以增強所提控制策略的工程實用性。
　　本文所做研究工作為提高 DFIG風(fēng)電系統(tǒng)及其所并電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定運行能力提供了理論依據(jù)，為電網(wǎng)有效