含虛擬慣量控制的雙饋風電機組接入對系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響分析.pdf

1、隨著“電網友好型”風電場的提出，各國風電并網導則要求雙饋風電機組(doubly-fed induction generator, DFIG)能夠對系統(tǒng)頻率變化做出響應。但通過引入虛擬慣量控制來提高風電機組的并網性能，勢必會給電網的穩(wěn)定性帶來新的變化。因此，迫切需要研究含虛擬慣量控制的雙饋風電機組接入對系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響。本文的主要內容和成果有:
　　針對含虛擬慣量控制的雙饋風電機組，建立考慮鎖相環(huán)(phase-lockedlo

2、op，PLL)與虛擬慣量控制的并網互聯(lián)系統(tǒng)小干擾模型。在此基礎上，采用解析的方法從機理上揭示了鎖相環(huán)與虛擬慣量控制共同作用下系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性，即對于含虛擬慣量控制的雙饋風電機組，鎖相環(huán)主要通過影響虛擬慣量對系統(tǒng)的參與程度進而影響系統(tǒng)阻尼:鎖相環(huán)PI參數(shù)越小，虛擬慣量控制狀態(tài)變量對區(qū)間振蕩模態(tài)的參與因子越小，機電振蕩模態(tài)阻尼比越大。這與不含虛擬慣量控制的雙饋風電機組中鎖相環(huán)對系統(tǒng)阻尼特性的影響相反。IEEE四機兩區(qū)系統(tǒng)驗證了所建模型的合

3、理性與分析結果的正確性。
　　針對含虛擬慣量控制的雙饋風電機組詳細模型階數(shù)過高不便分析的難題，本文提出適用于小干擾穩(wěn)定性分析的降階模型。首先，計算雙饋風電機組各狀態(tài)變量的衰減時間常數(shù)，并根據(jù)各狀態(tài)變量的衰減快慢關系，從時間尺度探究雙饋風電機組各組成部分的動態(tài)特性。在此基礎上，計及機組機電耦合特性，提出保留虛擬慣量控制和鎖相環(huán)動態(tài)的3階簡化模型。最后，構建出降階模型接入多機互聯(lián)系統(tǒng)的動態(tài)模型。IEEE四機兩區(qū)系統(tǒng)仿真結果表明:該模型

4、與詳細模型相比，能夠較為準確地反映系統(tǒng)在小干擾作用下的動態(tài)特性，極大地降低了計算量。
　　針對風功率波動引起的激勵隨機性和風速不確定性引起的虛擬慣量等參數(shù)的隨機性，本文提出一種考慮維納噪聲的參數(shù)隨機系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法。首先，在上述降階模型的基礎上，利用靈敏度分析方法推導隨機參數(shù)與狀態(tài)矩陣元素的解析函數(shù)關系，構造具有維納噪聲的參數(shù)隨機系統(tǒng)互聯(lián)模型。然后，通過建立考慮隨機因素的Lyapunov泛函，推導出隨機系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性判據(jù)。IEE