含雙饋風電場的電力系統(tǒng)次同步振蕩研究.pdf

1、隨著風電裝機容量的不斷增加和串聯(lián)補償技術在大規(guī)模風電外送中的運用，國內(nèi)外多處雙饋風電場發(fā)生了由串聯(lián)電容補償引起的次同步振蕩事故。因此，對含雙饋風電場的電力系統(tǒng)次同步振蕩影響因素研究和抑制研究具有顯著的現(xiàn)實意義。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)研究了雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的工作原理和結構，推導了適合含雙饋風電場的電力系統(tǒng)次同步振蕩研究所需要的各模塊的數(shù)學模型，建立了基于定子電壓定向矢量控制策略的轉子側和網(wǎng)側控制器的數(shù)學模型。
　

2、　(2)推導了雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的線性化模型和狀態(tài)矩陣，給出了特征結構分析法的算法流程，編制了特征結構分析法的程序，結合參與因子和風電場次同步振蕩機理識別出了次同步振蕩模態(tài)和軸系模態(tài)，并通過時域仿真驗證了特征結構分析結果的有效性和準確性。
　　(3)將可能影響風電場次同步振蕩的參數(shù)系統(tǒng)性地分為風電外送運行中的不確定參數(shù)、確定的不可控參數(shù)和確定的可控參數(shù)這三類進行研究。結果表明，不確定參數(shù)中，風速、轉子轉速、風力機發(fā)出有功功率影響較大

3、，在設計附加阻尼控制器時應重點考慮它們的影響;確定的不可控參數(shù)中，串補度、線路電阻和變壓器電阻影響較大，在電網(wǎng)設計階段應對其進行合理的選擇;確定的可控參數(shù)中，定子發(fā)出無功功率參考值影響較大，控制該參數(shù)使雙饋風機發(fā)出感性無功可以為系統(tǒng)提供正阻尼，轉子側控制器的內(nèi)、外環(huán)比例系數(shù)的影響也較大，在變換器參數(shù)設計時應對其進行合理的優(yōu)化。進一步研究了轉子側控制器對風電場次同步振蕩的影響機理，將轉子側控制器等效為轉子側的電阻，從感應發(fā)電機效應的機理上

4、解釋了轉子側控制器內(nèi)外環(huán)比例系數(shù)對風電場次同步振蕩的影響，分析了內(nèi)、外環(huán)比例系數(shù)間的交互影響，解釋了以往文獻中外環(huán)比例系數(shù)研究結果出現(xiàn)矛盾的原因，特征結構分析的結果驗證了該機理分析的正確性。
　　(4)研究了四種含雙饋風電場的電力系統(tǒng)次同步振蕩抑制方法。提出了一種基于定子無功分級控制的緊急狀態(tài)下風電場次同步振蕩抑制方法，該方法僅需控制風電場無功功率參考值，無需額外增加設備投資，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

5、用的風電場次同步振蕩緊急抑制方法;研究了基于特征結構分析的相位提取方法，針對風速變化的隨機性，設計了一種考慮不同風速的最優(yōu)相位補償附加阻尼控制方法;研究了將帶阻濾波器安裝在轉子側控制器輸出端以吸收次同步電流的抑制方法，時域仿真驗證了其對設計的阻帶頻率范圍內(nèi)的風電場次同步振蕩都能有效抑制，對工況變化情況適應性較強;首次探討了旁路阻尼濾波器抑制風電場次同步振蕩的可行性，設計了合理的旁路阻尼濾波器，時域仿真表明其幾乎可以抑制所有次同步頻率范圍