雙饋感應(yīng)風(fēng)機經(jīng)串補并網(wǎng)次同步控制相互作用研究.pdf

1、雙饋感應(yīng)發(fā)電機（Doubly Fed Induction Generator，DFIG）由于其能變速恒頻運行、控制靈活及發(fā)電效率高的特點在風(fēng)電場得到日益廣泛的應(yīng)用。隨著風(fēng)電場裝機容量日益增加和風(fēng)電場遠離負荷中心的特點，大規(guī)模風(fēng)電外送多采用含有串聯(lián)補償電容的高壓輸電線路。雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機組通過串聯(lián)補償線路（簡稱串補線路）外送功率時，可能發(fā)生由次同步控制相互作用(sub-synchronous control interaction，SS

2、CI)引發(fā)的次同步振蕩，導(dǎo)致大量機組跳機。本研究用特征值分析法和傳遞函數(shù)法分析雙饋風(fēng)電場經(jīng)串補線路外送風(fēng)電時引起的SSCI問題。
　　首先，建立適用于SSCI分析的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型，包括軸系、雙饋感應(yīng)發(fā)電機、輸電線路及雙饋發(fā)電機控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，其中發(fā)電機和線路的數(shù)學(xué)模型考慮了元件的電磁暫態(tài)過程，并簡單介紹了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最大風(fēng)功率跟蹤和DFIG背靠背變頻器的控制原理。
　　然后，采用特征值法，對系統(tǒng)狀態(tài)方程的線性

3、化，得到系統(tǒng)的系數(shù)矩陣，計算系數(shù)矩陣的特征值和特征向量，得到系統(tǒng)不同振蕩模態(tài)的頻率、阻尼比及相關(guān)因子等參數(shù)。研究表明，轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制器和發(fā)電機及線路的狀態(tài)變量主導(dǎo)了SSCI的振蕩模態(tài)。轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器內(nèi)環(huán)控制比例系數(shù)和積分系數(shù)、線路電容的增大會減小系統(tǒng)的阻尼，加劇 SSCI的發(fā)生；線路電阻的增大則能夠增加系統(tǒng)阻尼，從而抑制SSCI；轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器外環(huán)控制參數(shù)則對SSCI的影響不大。
　　最后，結(jié)合發(fā)電機方程和線路方程推導(dǎo)了定、轉(zhuǎn)子次同

4、步電流的關(guān)系，根據(jù)轉(zhuǎn)子側(cè)控制器控制框圖，建立了次同步擾動電流經(jīng)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制后作用于發(fā)電機及線路固有支路的傳遞函數(shù)模型。重點分析DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制器的內(nèi)環(huán)比例系數(shù)和線路串補度等因素，并考慮風(fēng)速對SSCI的影響，在Matlab/Simulink仿真平臺上搭建傳遞函數(shù)模型和雙饋風(fēng)機經(jīng)串補線路并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真模型，進行時域仿真和傳遞函數(shù)極點分析。研究表明，轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器電流內(nèi)環(huán)比例積分調(diào)節(jié)器比例系數(shù)越大、串補度越大，SSCI引起的次同步振