含雙饋機組風(fēng)電場次同步振蕩分析與抑制

【摘要】：隨著我國風(fēng)電的迅猛發(fā)展，大型風(fēng)電場相繼建成并投入運行。由于大量的風(fēng)電場遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，串聯(lián)補償作為提高交流輸電線路輸送能力、控制并行線路之間的功率分配和增強電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的一種十分經(jīng)濟的輸電技術(shù)，值得研究與推廣使用。本文針對含雙饋機組的風(fēng)電場通過串聯(lián)補償送電所產(chǎn)生的次同步振蕩問題，進(jìn)行深入研究，主要內(nèi)容包括： ①建立適宜于次同步振蕩問題研究的數(shù)學(xué)模型，包括空氣動力學(xué)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子軸系、槳距角控制系統(tǒng)、感應(yīng)發(fā)電機、轉(zhuǎn)子變流器d-q解耦控制系統(tǒng)與串聯(lián)補償電容等，并討論了機網(wǎng)接口的坐標(biāo)變換。 ②對一個含串聯(lián)補償?shù)碾p饋機組風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行小擾動分析，推導(dǎo)全系統(tǒng)閉環(huán)模型，通過求解狀態(tài)方程系數(shù)矩陣的特征值和參與因子，得出影響該系統(tǒng)次同步振蕩的主要因素有串聯(lián)補償度和風(fēng)輪機轉(zhuǎn)速等，轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的內(nèi)環(huán)電流控制對振蕩模態(tài)影響相對較小，其他因素的影響可以忽略。隨著風(fēng)速的上升，系統(tǒng)阻尼上升。系統(tǒng)串聯(lián)補償度的增加會導(dǎo)致次同步振蕩頻率下降，同時阻尼減弱，在較高的串補度下有振蕩失穩(wěn)的風(fēng)險。 ③通過復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法對所研究系統(tǒng)進(jìn)行分析，結(jié)合時域仿真實現(xiàn)的復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法——測試信號法分析電氣阻尼曲線，結(jié)果證明串聯(lián)補償?shù)募尤敫淖兞讼到y(tǒng)電氣阻尼特性?？刂破鲄?shù)的合理設(shè)置可以一定程度減小次同步振蕩的風(fēng)險，但難以完全消除振蕩的隱患。而隨著串聯(lián)補償度和機組軸系剛度的加大，當(dāng)其扭振頻率與電氣系統(tǒng)頻率互補時，類似傳統(tǒng)同步機組，擾動后也會出現(xiàn)機軸扭振現(xiàn)象。 ④針對雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子側(cè)變換器采用了d-q解耦控制，其q軸對應(yīng)于轉(zhuǎn)子有功功率的控制的特點。在功率外環(huán)上附加阻尼控制環(huán)，采用轉(zhuǎn)子側(cè)注入次同步電流以激發(fā)次同步電磁轉(zhuǎn)矩，阻尼振蕩的發(fā)生。通過相位補償?shù)姆椒?，使振蕩頻率處電氣阻尼為正值。由于轉(zhuǎn)子側(cè)電流與機械系統(tǒng)有著緊密的電磁耦合，轉(zhuǎn)子側(cè)注入的信號對次同步模態(tài)反應(yīng)敏感，同時引入帶通濾波器，隔絕其他頻率信號對振蕩抑制信號的影響，避免了引入其他振蕩頻率負(fù)阻尼的風(fēng)險?；赑SCAD/EMTDC的時域仿真結(jié)果顯示，采用該附加次同步振蕩阻尼控制器設(shè)計方案，在不同工況下都能有效抑制串補引發(fā)的風(fēng)電場次同步振蕩問題。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電場 雙饋感應(yīng)電機 串聯(lián)補償 次同步振蕩 阻尼特性 次同步阻尼控制器
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM614;TM712
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 課題背景及研究意義8
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述8-15
• 1.2.1 次同步振蕩分析方法10-11
• 1.2.2 風(fēng)電場次同步振蕩問題的分析11-12
• 1.2.3 次同步振蕩的抑制策略12-15
• 1.2.4 風(fēng)電場次同步振蕩的抑制15
• 1.3 論文的主要工作15-17
• 2 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型17-30
• 2.1 引言17-18
• 2.2 空氣動力學(xué)模型18-19
• 2.3 轉(zhuǎn)子軸系19-21
• 2.4 槳距角控制系統(tǒng)21
• 2.5 感應(yīng)發(fā)電機模型21-24
• 2.6 轉(zhuǎn)子變換器控制系統(tǒng)24-29
• 2.6.1 轉(zhuǎn)子側(cè)變換器24-27
• 2.6.2 網(wǎng)側(cè)變換器27-29
• 2.7 串聯(lián)補償電容數(shù)學(xué)模型29
• 2.8 本章小結(jié)29-30
• 3 雙饋機組風(fēng)電場次同步振蕩小干擾穩(wěn)定分析30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 特征值分析法基礎(chǔ)理論30-34
• 3.2.1 線性化方程30-32
• 3.2.2 特征值與參與因子32-34
• 3.3 狀態(tài)方程的形成34-37
• 3.3.1 模型公式修改34-36
• 3.3.2 全系統(tǒng)閉環(huán)模型36
• 3.3.3 待研究系統(tǒng)參數(shù)36-37
• 3.4 次同步振蕩特征值計算結(jié)果分析37-41
• 3.5 本章小結(jié)41-43
• 4 含雙饋機組轉(zhuǎn)子側(cè)附加控制的風(fēng)電場次同步振蕩抑制43-56
• 4.1 引言43
• 4.2 系統(tǒng)模型建立43-44
• 4.3 SSO 電氣阻尼特性計算44-49
• 4.3.1 復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)分析44-46
• 4.3.2 電氣阻尼系數(shù)計算方法46-48
• 4.3.3 電氣阻尼特性計算48-49
• 4.4 SSO 阻尼控制器設(shè)計49-51
• 4.4.1 SSDC 設(shè)計方案49-50
• 4.4.2 SSDC 參數(shù)整定方法50-51
• 4.5 時域仿真51-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 5 結(jié)論與展望56-58
• 5.1 結(jié)論56-57
• 5.2 展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文63

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