【摘要】：隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展,電網(wǎng)中風(fēng)電規(guī)模越來(lái)越大,由此帶來(lái)的安全穩(wěn)定問(wèn)題日益顯著,其中高頻諧振問(wèn)題就是比較突出的問(wèn)題之一。本文針對(duì)雙饋風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻振蕩問(wèn)題進(jìn)行了研究,首先基于Matlab/Simulink仿真平臺(tái),搭建適用于研究雙饋風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)高頻諧振特性分析的仿真模型;其次,采用小信號(hào)阻抗法建立了雙饋風(fēng)電系統(tǒng)與并網(wǎng)系統(tǒng)的阻抗模型,通過(guò)時(shí)域仿真法和頻率掃描法驗(yàn)證了模型和阻抗建模的正確性;然后基于建立仿真模型和阻抗模型分析了各因素對(duì)雙饋風(fēng)電系統(tǒng)高頻諧振的影響;最后提出了相應(yīng)的抑制措施,仿真證明了其有效性,本文具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)在Matlab/Simulink平臺(tái)下搭建了適用于研究雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)諧振特性的仿真模型,通過(guò)時(shí)域仿真法和快速傅里葉變換法(Fast Fourier Transform,FFT)得出系統(tǒng)的主要高頻諧波頻次和諧波含量,復(fù)現(xiàn)了華南地區(qū)某風(fēng)電場(chǎng)的高頻諧振現(xiàn)象,驗(yàn)證了所搭模型的正確性。(2)以Matlab/Simulink平臺(tái)下搭建的雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真模型為對(duì)象,建立了對(duì)應(yīng)的阻抗分析模型,通過(guò)頻率掃描法繪制出阻抗曲線波特圖,與時(shí)域仿真法進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了阻抗模型的正確性。(3)基于雙饋風(fēng)機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)的阻抗分析模型,全面分析了并網(wǎng)容量、網(wǎng)側(cè)濾波器、控制參數(shù)、鎖相環(huán)、電氣距離、電氣強(qiáng)度等因素對(duì)系統(tǒng)高頻振蕩的影響,并找出了影響系統(tǒng)諧振變化的最主要因素,同時(shí)也完成了系統(tǒng)高頻諧振頻率特性變化的全面分析。(4)基于上述的雙饋風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)高頻振蕩影響因素分析,提出了二階帶阻濾波器的高頻振蕩抑制方法和基于投切電容的高頻振蕩抑制方法。通過(guò)仿真,證明了本文所提高頻振蕩抑制方法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM614
【圖文】：

0 （2-4）即當(dāng) 0p C 或 0時(shí) Cp有極大值，而通過(guò)分析知 時(shí)， 無(wú)解，故有 Cp取得極大值的條件只有：0pC （2-5）根據(jù)上式解出 Cp取極大值 Cpmax時(shí)對(duì)應(yīng)的 λiopt，代入式（2-2）中，可得最佳葉尖速比 λopt關(guān)于漿距角 β 的表達(dá)式： 310.08178.5 5 1450 0.035 1opt （2-6）結(jié)合上述分析即可求取出對(duì)應(yīng)的 β 不同，Cp取得極大值所對(duì)應(yīng)的 λopt。故對(duì)應(yīng)于 ωwopt的表達(dá)式為：opt wwoptVR （2-7）雙饋風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)特性在 Matlab/Simulink 平臺(tái)下的建模如下圖所示：

2 ( )2 ( )w w w s s s w r w wr r s s e s w r r rs e w rH p k T D Dp （2-8）式中，p 為用于表示微分算子，ωr、ωw均指轉(zhuǎn)子角速度度，分別代表風(fēng)力機(jī)、發(fā)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)；兩者的慣性時(shí)間常數(shù)則分別用 Hw、Hr表示；θs表示風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的角位移；Tw表示風(fēng)力機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩；ks表示風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的剛度系數(shù)；Dw、Dr、Ds分別表示兩有者各自的自阻尼系數(shù)；及兩者之間的互阻尼系數(shù)。風(fēng)電機(jī)組的軸系自然扭振頻率僅為 1 - 2Hz，這充分說(shuō)明風(fēng)電機(jī)組是否發(fā)生高頻諧振問(wèn)題與是否放大軸系扭矩與扭矩的相互作用情況并不存在直接關(guān)聯(lián)性，所以這里可忽視其動(dòng)態(tài)過(guò)程。故而（2-9）所示，本文引入單質(zhì)量塊模型，并一體化轉(zhuǎn)子、風(fēng)輪軸系：2 ( )( )w w w e s w rs e w rH p T T Dp （2-9）雙饋風(fēng)機(jī)機(jī)械軸系轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)在 Matlab/Simulink 平臺(tái)下的建模如下圖所示：

cos圖 2-9 鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)框圖圖 2-9 為鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)框圖，其中 kp_pll、ki_pll分別表示 PLL 的比例系數(shù)和積分系數(shù)，ω0為壓控振蕩器的自由振蕩角頻率，一般取為系統(tǒng)的額定頻率。本文中采用穩(wěn)態(tài)時(shí)鎖相環(huán)坐標(biāo)系 q 軸與并網(wǎng)點(diǎn)電壓相位重合，即 usq=us，usd=0。從 abc 三相坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到 dq 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換矩陣 T(θPLL)可表示為：cos( ) cos( 2 / 3) cos( 2 / 3)2( )3sin( ) sin( 2 / 3) sin( 2 / 3)PLL PLL PLLPLLPLL PLL PLLT （2-18）根據(jù)圖 2-9，鎖相環(huán)的數(shù)學(xué)模型可表示為：_0 _1+( )i pllPLL p pll sqkk us s （2-19）鎖相環(huán)的仿真建模如下圖所示：

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本文編號(hào)：2790679