DFIG風(fēng)電場次同步振蕩的分析與抑制.pdf

1、中國能源發(fā)展戰(zhàn)略已將大規(guī)模開發(fā)利用風(fēng)電作為其重要組成部分。由于風(fēng)力資源與負(fù)荷需求分布不一致，需將風(fēng)電大容量、遠(yuǎn)距離地向外輸送。串聯(lián)補(bǔ)償電容技術(shù)具有減小輸電線路損耗并同時(shí)提高線路輸送容量的優(yōu)點(diǎn)，可作為實(shí)現(xiàn)風(fēng)電大規(guī)模外送的技術(shù)支撐，但該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，同樣存在可能誘發(fā)風(fēng)電場次同步振蕩的問題，次同步振蕩的發(fā)生嚴(yán)重影響了大規(guī)模風(fēng)電基地及外送系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。針對含雙饋機(jī)組DFIG(Doubly-Fed Induction Generator)

2、風(fēng)電場經(jīng)串補(bǔ)并網(wǎng)引起的次同步振蕩(Sub-synchronous Oscillation，SSO)問題，本文進(jìn)行了以下方面的研究:
　　1.對DFIG風(fēng)電場經(jīng)串聯(lián)電容并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)學(xué)建模，具體包括風(fēng)能捕獲的空氣動力學(xué)模型、風(fēng)力機(jī)軸系傳動系統(tǒng)模型、雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)模型、直流電容動態(tài)過程模型、轉(zhuǎn)子側(cè)變換器控制模型、網(wǎng)側(cè)變換器控制模型、輸線模型等。通過坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)dq解耦控制，并對轉(zhuǎn)子側(cè)變換器和網(wǎng)側(cè)變換器的PI控制方式進(jìn)行了詳細(xì)闡

3、述。
　　2.用基于阻抗的奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)對DFIG風(fēng)電場次同步振蕩進(jìn)行初步分析，驗(yàn)證風(fēng)速、串聯(lián)補(bǔ)償度對風(fēng)電場次同步振蕩的影響。再通過復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法進(jìn)行詳細(xì)分析，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上附加小信號增量，得到電氣阻尼曲線，最后使用時(shí)域仿真法直觀的驗(yàn)證了分析結(jié)果。當(dāng)風(fēng)速越小、串補(bǔ)度越大，就越容易發(fā)生感應(yīng)發(fā)電機(jī)效應(yīng)(inductiongenerator effect，IGE)，引發(fā)次同步振蕩。此外，轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的電流內(nèi)環(huán)的比例和積分參數(shù)越大，越容易

4、導(dǎo)致由風(fēng)電機(jī)組控制器引發(fā)的次同步控制相互作用(sub-synchronous control interaction，SSCI)，這是風(fēng)電場特有的次同步振蕩形式。
　　3.在DFIG風(fēng)電場次同步振蕩機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，采用附加阻尼控制器的方法來抑制次同步振蕩。用復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法得到的電氣阻尼最低點(diǎn)的頻率和需要補(bǔ)償?shù)慕嵌龋瑏碛?jì)算附加阻尼控制器的移相環(huán)節(jié)參數(shù)，并利用粒子群智能算法對附加阻尼控制器的參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，附加阻尼控制器可以補(bǔ)償電氣阻尼