風(fēng)力感應(yīng)發(fā)電機接入弱互聯(lián)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定分析及控制.pdf

1、風(fēng)力感應(yīng)發(fā)電機由于結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、成本較低、維護(hù)方便等特點，而在電網(wǎng)中大量存在，有必要對風(fēng)力感應(yīng)發(fā)電機接入弱互聯(lián)系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性及各種穩(wěn)定控制方法進(jìn)行研究。
　　本文建立了風(fēng)力機及其軸系傳動系統(tǒng)、槳距角控制系統(tǒng)、感應(yīng)電機和同步電機的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上將各部分微分方程在穩(wěn)態(tài)值附近線性化，消去中間變量，建立起全系統(tǒng)的線性化狀態(tài)方程。通過求解特征方程得到系統(tǒng)的特征根，并進(jìn)行相關(guān)因子分析，研究了系統(tǒng)遭受小擾動時產(chǎn)生的振蕩模態(tài)及各

2、模態(tài)產(chǎn)生的機理。然后，通過機電回路相關(guān)比判斷系統(tǒng)存在的低頻機電振蕩模態(tài)，根據(jù)右特征向量和狀態(tài)變量對振蕩模態(tài)的影響程度討論了各機電振蕩模態(tài)的主要參與機組，并研究了風(fēng)速、風(fēng)電場輸電距離和感應(yīng)電機無功補償度對機電模態(tài)特征根的影響。
　　一方面，軸系振蕩模態(tài)表現(xiàn)為風(fēng)電機組和各同步電機之間的區(qū)域間振蕩模態(tài)。另一方面，齒輪箱為軸系柔性的主要元件，長期振動極易發(fā)生故障。為此，首先根據(jù)相位補償原理考慮設(shè)計基于槳距角控制系統(tǒng)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(PSS

3、)，即在槳距角系統(tǒng)輸入點引入一個超前相位的附加槳距角信號，經(jīng)過槳距角系統(tǒng)后產(chǎn)生純粹的正阻尼轉(zhuǎn)矩，提高軸系振蕩模態(tài)阻尼比。其次，設(shè)計了采用感應(yīng)發(fā)電機功率偏差控制的儲能裝置(ESS)，即將感應(yīng)電機的電磁功率偏移量作為ESS的有功功率輸出指令，ESS的有功補償能夠等效為附加正阻尼電磁轉(zhuǎn)矩，從而提高軸系阻尼。最后，通過特征根分析和Matlab/Simulink時域仿真分析驗證方案的可行性，結(jié)果表明，引入PSS裝置和ESS裝置均能有效提高軸系阻尼