含雙饋風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)次同步振蕩研究.pdf

1、隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的不斷增加和串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)在大規(guī)模風(fēng)電外送中的運(yùn)用，國(guó)內(nèi)外多處雙饋風(fēng)電場(chǎng)發(fā)生了由串聯(lián)電容補(bǔ)償引起的次同步振蕩事故。因此，對(duì)含雙饋風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)次同步振蕩影響因素研究和抑制研究具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)研究了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理和結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)了適合含雙饋風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)次同步振蕩研究所需要的各模塊的數(shù)學(xué)模型，建立了基于定子電壓定向矢量控制策略的轉(zhuǎn)子側(cè)和網(wǎng)側(cè)控制器的數(shù)學(xué)模型。
　

2、　(2)推導(dǎo)了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的線性化模型和狀態(tài)矩陣，給出了特征結(jié)構(gòu)分析法的算法流程，編制了特征結(jié)構(gòu)分析法的程序，結(jié)合參與因子和風(fēng)電場(chǎng)次同步振蕩機(jī)理識(shí)別出了次同步振蕩模態(tài)和軸系模態(tài)，并通過(guò)時(shí)域仿真驗(yàn)證了特征結(jié)構(gòu)分析結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。
　　(3)將可能影響風(fēng)電場(chǎng)次同步振蕩的參數(shù)系統(tǒng)性地分為風(fēng)電外送運(yùn)行中的不確定參數(shù)、確定的不可控參數(shù)和確定的可控參數(shù)這三類進(jìn)行研究。結(jié)果表明，不確定參數(shù)中，風(fēng)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、風(fēng)力機(jī)發(fā)出有功功率影響較大

3、，在設(shè)計(jì)附加阻尼控制器時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮它們的影響;確定的不可控參數(shù)中，串補(bǔ)度、線路電阻和變壓器電阻影響較大，在電網(wǎng)設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)其進(jìn)行合理的選擇;確定的可控參數(shù)中，定子發(fā)出無(wú)功功率參考值影響較大，控制該參數(shù)使雙饋風(fēng)機(jī)發(fā)出感性無(wú)功可以為系統(tǒng)提供正阻尼，轉(zhuǎn)子側(cè)控制器的內(nèi)、外環(huán)比例系數(shù)的影響也較大，在變換器參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行合理的優(yōu)化。進(jìn)一步研究了轉(zhuǎn)子側(cè)控制器對(duì)風(fēng)電場(chǎng)次同步振蕩的影響機(jī)理，將轉(zhuǎn)子側(cè)控制器等效為轉(zhuǎn)子側(cè)的電阻，從感應(yīng)發(fā)電機(jī)效應(yīng)的機(jī)理上

4、解釋了轉(zhuǎn)子側(cè)控制器內(nèi)外環(huán)比例系數(shù)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)次同步振蕩的影響，分析了內(nèi)、外環(huán)比例系數(shù)間的交互影響，解釋了以往文獻(xiàn)中外環(huán)比例系數(shù)研究結(jié)果出現(xiàn)矛盾的原因，特征結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果驗(yàn)證了該機(jī)理分析的正確性。
　　(4)研究了四種含雙饋風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)次同步振蕩抑制方法。提出了一種基于定子無(wú)功分級(jí)控制的緊急狀態(tài)下風(fēng)電場(chǎng)次同步振蕩抑制方法，該方法僅需控制風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功功率參考值，無(wú)需額外增加設(shè)備投資，控制成本低，并能有效抑制一定程度的次同步振蕩，是一種實(shí)

5、用的風(fēng)電場(chǎng)次同步振蕩緊急抑制方法;研究了基于特征結(jié)構(gòu)分析的相位提取方法，針對(duì)風(fēng)速變化的隨機(jī)性，設(shè)計(jì)了一種考慮不同風(fēng)速的最優(yōu)相位補(bǔ)償附加阻尼控制方法;研究了將帶阻濾波器安裝在轉(zhuǎn)子側(cè)控制器輸出端以吸收次同步電流的抑制方法，時(shí)域仿真驗(yàn)證了其對(duì)設(shè)計(jì)的阻帶頻率范圍內(nèi)的風(fēng)電場(chǎng)次同步振蕩都能有效抑制，對(duì)工況變化情況適應(yīng)性較強(qiáng);首次探討了旁路阻尼濾波器抑制風(fēng)電場(chǎng)次同步振蕩的可行性，設(shè)計(jì)了合理的旁路阻尼濾波器，時(shí)域仿真表明其幾乎可以抑制所有次同步頻率范圍