并網雙饋感應風電系統軸系振蕩特性及其控制策略研究.pdf

1、雙饋感應發(fā)電機(doubly fed induction generator, DFIG)型風電系統由于具備運行轉速范圍寬、勵磁變換裝置容量小和能夠實現功率解耦調節(jié)等特點，其已成為目前大型風電場所采用的主流發(fā)電機組類型，而隨著風電并網裝機容量不斷增長，電網受DFIG風電系統的影響程度逐漸加深。當受到風速突變或電網故障等外界擾動時，DFIG風電系統將表現出傳動軸系的振蕩，進而引起其輸出功率的振蕩，這將可能導致DFIG風電系統軸系損毀，同時

2、導致與該風電系統強耦合的電力網絡產生低頻振蕩，不利于含DFIG風電系統并網的電力系統穩(wěn)定運行。對此，本文針對并入單機無窮大電網的DFIG風電系統軸系振蕩，從風電系統主動致穩(wěn)的角度出發(fā)，采用阻尼轉矩分析法探究軸系振蕩機理，并著重研究系統參數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。論文的具體研究內容包括：
　?、俳⒉⒕WDFIG風電系統詳細數學模型，基于線性系統分析理論，推導與該非線性系統相應的線性化小干擾穩(wěn)定性分析模型，進

3、而研究系統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軸系振蕩特性及其控制策略的必要性。
　　②分析并網DFIG風電系統中機械環(huán)節(jié)、電磁環(huán)節(jié)及控制環(huán)節(jié)間的耦合關系，推導DFIG電磁轉矩對軸系振蕩的作用機理；基于此，詳細分析風速、電機參數及控制參數等系統參數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 DFIG風電系統參數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。
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4、氣系統對軸系振蕩阻尼的影響機理，結合系統中轉矩和有功功率的產生、傳遞特性，重點設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不同運行工況下的軸系振蕩抑制效果，提出實際并網DFIG風電系統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風電系統及其所并電網的動態(tài)穩(wěn)定運行能力提供了理論依據，為電網有效