双馈风电系统次同步振荡分析与抑制方法研究
在我国，负荷需求与能源储存呈现逆向分布的特点，使得大容量、远距离输送电能成为必然趋势。串联电容补偿输电技术是风电外送的重要方式之一，在提高电能输送容量的同时，会引起双馈风电系统发生次同步振荡，严重影响到电力系统的安全性。双馈风电机组能够实现有功和无功的解耦控制，实现变速恒频的高效发电，是目前我国应用最为广泛的风电机组之一。因此，本文针对甘肃河西地区双馈风电系统中发生的次同步振荡进行研究，主要内容有： 首先，建立适用于次同步振荡研究的双馈风电系统数学模型，包括风力机模型、双馈感应发电机模型、双PWM变流器控制系统模型和串联电容补偿输电线路模型，并在此基础上，对双馈风电系统次同步振荡的产生机理进行分析。建立的数学模型为后文用特征值分析法、复转矩系数法和时域仿真法研究双馈风电系统中发生的次同步振荡奠定理论基础。 其次，基于特征值分析法和时域仿真法研究双馈风电系统次同步振荡的影响因素。推导系统在稳态运行点的线性化模型，确定系统的状态矩阵，求解状态矩阵的特征值、特征向量和参与因子；通过实际案例，分析在低风速运行工况下次同步振荡的影响因素，根据特征值辨别振荡模态，基于参与因子确定振荡模态的影响因素；在PSCAD/EMTDC中对线路串补度、风速、机组转子侧变流器内环增益和内环积分时间常数对次同步振荡的影响进行时域仿真验证。仿真结果表明：在线路串补度较高、风速较低和机组转子侧变流器内环控制参数设置不合理时会引发次同步振荡。 最后，基于复转矩系数法，推导出双馈风电机组电磁转矩增量与转速增量之间的传递函数关系，从电气阻尼层面研究双馈风电系统次同步振荡的产生机理；并在此基础上，针对带阻滤波器抑制次同步振荡的不足，提出在双馈风电机组网侧变流器电流内环的d轴输出端安装附加阻尼控制器来抑制次同步振荡，并用改进粒子群算法对附加阻尼控制器的增益系数进行优化。仿真结果表明：在高串补度、低风速和高转子侧变流器内环增益的运行工况下，本文设计的附加阻尼控制器对双馈风电系统中次同步振荡的抑制效果优于带阻滤波器，且经过改进粒子群算法优化后其抑制性能更好。
双馈感应发电机;附加阻尼控制器;串联电容补偿;次同步振荡;复转矩系数法
兰州理工大学
硕士
电力系统及其自动化
党存禄
2021
中文
TM614;TM315
2021-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）