【摘要】：風(fēng)力發(fā)電等新能源設(shè)備多處于偏遠(yuǎn)地區(qū),需要進(jìn)行長距離的能量傳輸后方可并網(wǎng)。因此線路上阻抗較大,系統(tǒng)表現(xiàn)出弱電網(wǎng)特性。近年來,永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組與電網(wǎng)之間的動(dòng)態(tài)相互作用所引起的次同步振蕩,對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行造成了巨大威脅。弱電網(wǎng)條件下,直驅(qū)風(fēng)機(jī)變流器控制器與電網(wǎng)之間的交互影響,是其產(chǎn)生次同步振蕩現(xiàn)象的主要原因。本文以直驅(qū)風(fēng)機(jī)網(wǎng)側(cè)變流器作為研究對(duì)象,采用阻抗分析法,研究弱電網(wǎng)條件下,各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)次、超同步振蕩特性的影響及振蕩產(chǎn)生機(jī)理,并在此基礎(chǔ)上抑制次同步振蕩,從而提高直驅(qū)風(fēng)機(jī)并網(wǎng)穩(wěn)定性。首先,將機(jī)側(cè)系統(tǒng)等值為一可控電流源,進(jìn)而在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下,建立永磁直驅(qū)風(fēng)機(jī)網(wǎng)側(cè)變流器的主電路阻抗模型。在實(shí)際直驅(qū)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中,直流側(cè)存在擾動(dòng),因此所建立主電路阻抗模型應(yīng)考慮直流側(cè)擾動(dòng)的影響。之后基于所建立的主電路阻抗模型,推導(dǎo)出綜合考慮電流內(nèi)環(huán)、直流電壓外環(huán)和鎖相環(huán)影響的網(wǎng)側(cè)變流器輸出阻抗模型。最終采用掃頻的方法,驗(yàn)證所建立模型的準(zhǔn)確性�；谒⒌木W(wǎng)側(cè)變流器輸出阻抗模型,分析短路比及控制器參數(shù)和主電路參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)次同步振蕩的影響。在MATLAB/Simulink中搭建額定功率為2MW的直驅(qū)風(fēng)機(jī)的仿真模型,通過仿真對(duì)理論分析進(jìn)行初步驗(yàn)證。仿真及理論分析結(jié)果表明,隨短路比降低,控制器與電網(wǎng)之間的交互影響增大,系統(tǒng)更容易不穩(wěn)定。此外,在一定范圍內(nèi),鎖相環(huán)帶寬增大及電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)比例系數(shù)減小會(huì)使輸出阻抗的負(fù)阻尼頻率范圍增大,引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓電流諧振。在此基礎(chǔ)上分析改變系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)對(duì)直驅(qū)風(fēng)機(jī)穩(wěn)態(tài)特性的影響。提出采用附加阻尼法,通過降低各控制器引起的擾動(dòng)影響,改善系統(tǒng)特性,增強(qiáng)并網(wǎng)系統(tǒng)魯棒性。最終利用實(shí)驗(yàn)室的對(duì)拖實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)理論分析進(jìn)行驗(yàn)證,并證明所提方法的有效性。
【圖文】：

(a)主電路模塊 (b)控制平臺(tái)圖 5-2 對(duì)拖實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物照片.2.2 實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)運(yùn)行操作及參數(shù)設(shè)置實(shí)驗(yàn)程序通過 CCStudio v3.3 軟件進(jìn)行編譯下載。實(shí)驗(yàn)程序中包括全局變量，電壓電流變換，電流內(nèi)環(huán)、鎖相環(huán)、電壓外環(huán)控制，變流器功率開關(guān)管脈能控制部分等。本次實(shí)驗(yàn)程序中采用連續(xù)增減的方式對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行控制。計(jì)數(shù)器 T1 及 T3控制模塊一和模塊二的 PWM 載波，，通過調(diào)整 PWM 脈沖信號(hào)，對(duì)功率開關(guān)管通斷控制，本次實(shí)驗(yàn)中將開關(guān)頻率設(shè)置為 5kHz。計(jì)數(shù)器 T2 和 T4 用于中斷控中，T2 用于觸發(fā)主中斷，即過壓、過流和鎖相成功判定，控制器調(diào)節(jié)，脈沖等，其頻率同樣為 5kHz；T4 用于觸發(fā) AD 采樣，采樣頻率選取 20kHz。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的控制流程如圖 5-3 所示。鎖相成功表明模塊一和模塊二電網(wǎng)樣電壓經(jīng)坐標(biāo)變換后在合理范圍內(nèi)輸出。實(shí)驗(yàn)過程中，直流側(cè)電壓應(yīng)維持在 40右的穩(wěn)定值，而初始時(shí)刻直流側(cè)電壓為零，需要對(duì)直流電容進(jìn)行預(yù)充電。因
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM614;TM712

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