發(fā)布時(shí)間：2020-06-12 06:08

【摘要】：隨著柔性交流輸電(Flexible AC Transmission Systems,FACTS)的不斷應(yīng)用以及風(fēng)電機(jī)組的大規(guī)模集中并網(wǎng),電壓源換流器(Voltage Source Converter,VSC)作為其核心元件在電力系統(tǒng)中的滲透水平不斷提高,電力系統(tǒng)電力電子化趨勢(shì)愈發(fā)顯著。作為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行重點(diǎn)關(guān)注的經(jīng)典問(wèn)題——低頻振蕩(low frequency oscillation,LFO)與次同步振蕩(subsynchronousoscillation,SSO),又呈現(xiàn)出新的特征,目前尚未取得共識(shí)性的定性結(jié)論。為此,亟待對(duì)柔性交流輸電、大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)可能引發(fā)的振蕩失穩(wěn)機(jī)理展開(kāi)較為深入的研究�；赩SC控制的電力設(shè)備主要從兩個(gè)方面影響系統(tǒng)振蕩模式:一是VSC注網(wǎng)功率改變系統(tǒng)潮流影響振蕩模式,二是VSC控制動(dòng)態(tài)與系統(tǒng)的交互作用影響振蕩模式。本文區(qū)別于傳統(tǒng)VSC附加控制改善弱阻尼振蕩,重點(diǎn)關(guān)注VSC與系統(tǒng)的強(qiáng)動(dòng)態(tài)交互作用,研究VSC型電力裝置(統(tǒng)一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)、靜止同步補(bǔ)償器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)和永磁直驅(qū)風(fēng)機(jī)(Wind Turbine With Direct-driven Permanent Magnet Synchronous Generator,PMSG)接入電力系統(tǒng)可能誘發(fā)的強(qiáng)動(dòng)態(tài)交互作用LFO與SSO失穩(wěn)機(jī)理。本文主要研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)對(duì)于UPFC的附加阻尼控制和多控制器之間的交互影響,已發(fā)表文獻(xiàn)大多集中于研究相角控制的UPFC,對(duì)于矢量控制的UPFC研究較少。本文首次對(duì)UPFC的上述兩種控制策略進(jìn)行綜合性的量化分析比較,明確了不同控制策略下UPFC控制特性的優(yōu)勢(shì)與不足。對(duì)于相角控制UPFC,進(jìn)一步研究了多附加阻尼通道的最優(yōu)定位選擇,并提出了多控制器阻尼系統(tǒng)多模態(tài)振蕩的協(xié)調(diào)算法;針對(duì)矢量控制UPFC,進(jìn)一步討論了多工況運(yùn)行條件下的UPFC的多控制器間的交互影響。(2)UPFC主要功能是潮流調(diào)節(jié),電壓支撐,以及附加阻尼控制改善系統(tǒng)弱阻尼振蕩。本文研究區(qū)別于傳統(tǒng)UPFC附加阻尼控制,主要研究了 UPFC的VSC控制特性對(duì)系統(tǒng)LFO的潛在威脅。通過(guò)并網(wǎng)UPFC對(duì)系統(tǒng)所提供的阻尼轉(zhuǎn)矩貢獻(xiàn),新發(fā)現(xiàn)了 UPFC與系統(tǒng)的強(qiáng)交互作用會(huì)惡化機(jī)電振蕩模式的阻尼,引發(fā)系統(tǒng)失穩(wěn)。在此基礎(chǔ)上,建立了 UPFC子系統(tǒng)與同步機(jī)子系統(tǒng)互聯(lián)的多變量(四輸入四輸出)模型,從機(jī)理上揭示了強(qiáng)交互作用是由兩子系統(tǒng)發(fā)生開(kāi)環(huán)模式耦合所引起的。(3)FACTS附加控制可抑制同步機(jī)軸系、風(fēng)電場(chǎng)的SSO。本文研究區(qū)別于傳統(tǒng)FACTS裝置提高SSO穩(wěn)定性,主要研究了 FACTS裝置對(duì)同步機(jī)軸系、直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)誘發(fā)SSO的潛在風(fēng)險(xiǎn)。一是通過(guò)建立以同步機(jī)軸系為媒介的單變量(一輸入一輸出)互聯(lián)模型,研究了 UPFC與同步軸系的次同步相互控制作用。二是針對(duì)含STATCOM的PMSG風(fēng)電場(chǎng),以STATCOM接入點(diǎn)的功率-電壓為媒介,建立了非對(duì)稱(chēng)變量(兩輸入一輸出)互聯(lián)模型,研究了 STATCOM與風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)多臺(tái)P M S G之間的次同步控制交互作用及其影響因素。(4)阻抗分析法的正電阻判據(jù)、正網(wǎng)絡(luò)阻尼判據(jù),以及開(kāi)環(huán)模式耦合是分析并網(wǎng)風(fēng)機(jī)引發(fā)次同步振蕩的三種主要方法,它們分別從負(fù)電阻、負(fù)凈阻尼和模式耦合的角度解釋了風(fēng)機(jī)引起振蕩失穩(wěn)的原因。然而,針對(duì)同一分析場(chǎng)景,獨(dú)立應(yīng)用上述方法可能獲得不同的結(jié)果。為探究出現(xiàn)不同結(jié)果原因,以及負(fù)阻效應(yīng)與振蕩失穩(wěn)之間的聯(lián)系,本文通過(guò)計(jì)算PMSG的控制參數(shù)安全域?qū)ι鲜鋈N方法進(jìn)行了比較,揭示了三種方法之間的差異和聯(lián)系,有助于更好地理解上述三種研究并網(wǎng)PMSG引起系統(tǒng)SSO失穩(wěn)機(jī)理的局限性。
【圖文】：

但二者還是有明顯區(qū)別，主要表現(xiàn)在ＤＴＡ為控制器分配阻尼到多機(jī)系統(tǒng)，逡逑再由各同步機(jī)反映到單個(gè)目標(biāo)模式；而ＣＴＣＡ為控制器分配阻尼到多機(jī)系統(tǒng)，逡逑各臺(tái)同步機(jī)分別到自身的軸系模式，對(duì)比詳見(jiàn)圖１－１。逡逑ＤＴＡ＾？＼邐ＣＴＣＡ逡逑ｒｙ邋：邐ｙａ邋ｒｖ邋：逡逑圖１－１邋ＤＴＡ與ＣＴＣＡ的阻尼分配差異逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ＤＴＡ邋ａｎｄ邋ＣＴＣＡ邋ｆｏｒ邋ｄａｍｐｉｎｇ邋ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ逡逑阻抗分析法（Ｉｍｐｅｎｄｅｎｃｅ邋Ａｎａｌｙｓｉｓ，ＩＡ）的理論基礎(chǔ)是Ｎｙｑｕｉｓｔ穩(wěn)定判據(jù)，主要逡逑針對(duì)于單輸入單輸出閉環(huán)系統(tǒng)，是分析風(fēng)機(jī)并網(wǎng)穩(wěn)定的常用理論方法之一。ＩＡ針逡逑對(duì)目標(biāo)風(fēng)機(jī)和接入系統(tǒng)分別建立兩個(gè)獨(dú)立的等效阻抗模型，，通過(guò)分析并網(wǎng)端口阻逡逑抗頻率特性，具有清晰的物理概念，可為風(fēng)機(jī)并網(wǎng)穩(wěn)定分析提供機(jī)理性分析［４３］。逡逑關(guān)于阻抗法的建模分析，文獻(xiàn)［４４］以一個(gè)簡(jiǎn)單的直驅(qū)風(fēng)機(jī)－交流并網(wǎng)系統(tǒng)為例，分逡逑別推導(dǎo)了直驅(qū)風(fēng)機(jī)和交流電網(wǎng)基于同步參考坐標(biāo)系的阻抗模型，進(jìn)而構(gòu)建了系統(tǒng)逡逑整體的阻抗模型；文獻(xiàn)［４５］基于同步參考坐標(biāo)系，推導(dǎo)了直驅(qū)風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型和輸逡逑入導(dǎo)納模型

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本文編號(hào)：2709107