定速異步風(fēng)機模型及暫態(tài)穩(wěn)定性的研究.pdf

1、隨著裝機容量的增加,高滲透率水平的風(fēng)電系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的安全可靠性提出了一個巨大的挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)發(fā)電方式相比,風(fēng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定性更低,電能質(zhì)量更差。風(fēng)電的注入改變了系統(tǒng)的潮流分布,線路傳輸功率及整個系統(tǒng)的慣量,而且風(fēng)機與系統(tǒng)的暫態(tài)特性不同,會相互影響。定速異步風(fēng)機結(jié)構(gòu)和控制方法簡單,在電網(wǎng)出現(xiàn)故障后會失去穩(wěn)定性,直至保護動作而切機。而且這種風(fēng)機無法控制自身的有功功率和無功功率平衡,低電壓穿越(Low Voltage Ride-Through,

2、LVRT)能力差,無法滿足電網(wǎng)公司對風(fēng)電場并網(wǎng)的要求。因此本文針對并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和低電壓穿越能力進行了研究。
　　本文針對基于感應(yīng)發(fā)電機的定速異步風(fēng)機所組成的風(fēng)電場進行研究,分別對不同質(zhì)量塊數(shù)目的風(fēng)機模型的暫態(tài)特性進行了研究。以往的風(fēng)機模型多采用單質(zhì)塊模型,忽略了風(fēng)機機械結(jié)構(gòu)中的彈性軸系和齒輪箱的作用。本文對雙質(zhì)塊軸系模型進行分析和仿真,討論基于雙質(zhì)塊模型的風(fēng)機的暫態(tài)穩(wěn)定性。
　　風(fēng)機的暫態(tài)穩(wěn)定性包括電壓穩(wěn)定

3、性、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性。本文分別對基于單質(zhì)塊模型和雙質(zhì)塊模型的風(fēng)機的穩(wěn)定極限進行討論,推導(dǎo)出基于單質(zhì)塊模型和雙質(zhì)塊模型的風(fēng)機極限切除時間(Critical Clearing Time,CCT),并分析了傳動鏈參數(shù)對雙質(zhì)塊風(fēng)機的CCT的影響。
　　針對定速異步風(fēng)機自身的特點,本文采用了風(fēng)機定子端并聯(lián)靜止同步補償器(Static Synchronous Compensator, STATCOM)、串聯(lián)制動電阻(Series Dynamic B

4、raking Resistors,SDBR)以及 STATCOM和SDBR協(xié)調(diào)控制三種方法來提高其暫態(tài)穩(wěn)定性,實現(xiàn)低電壓穿越能力。
　　并聯(lián) STATCOM的方法可以為風(fēng)電場快速地提供無功補償,使故障后機端電壓得到部分提高,并使故障清除后電壓能夠快速恢復(fù),從而減小發(fā)電機轉(zhuǎn)子過速現(xiàn)象;SDBR可以調(diào)節(jié)故障后風(fēng)機的有功功率,消耗掉因故障而無法輸送到電網(wǎng)的有功功率,降低發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,提升故障后的機端電壓,從而提高風(fēng)機的暫態(tài)穩(wěn)定性。但