近年來,在以風(fēng)電為代表的可再生能源發(fā)電技術(shù)在我國得到迅猛發(fā)展的同時,也引起了一系列并網(wǎng)安全性與穩(wěn)定性的問題,其中SSO(Sub-Synchronous Oscillation,次同步振蕩)便是所面臨的威脅之一。與以往發(fā)生在雙饋風(fēng)電機(jī)組的傳統(tǒng)SSO不同,目前在不含串補(bǔ)的DDPMSG(Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Turbine Generator,直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組)也出現(xiàn)了嚴(yán)重的SSO現(xiàn)象。基于此,本文從以下三個方面對發(fā)生在DDPMSG的SSO問題展開研究:(1)建立了詳細(xì)的DDPMSG數(shù)學(xué)模型,主要包括風(fēng)力機(jī)模型、軸系模型、漿距角控制系統(tǒng)模型、PMSG(Permanent Magnet Synchronous Generator,永磁同步電機(jī))、GSC(Grid-Side Converter,網(wǎng)側(cè)變換器)控制模型、MSC(Machine-Side Converter,機(jī)側(cè)變換器)控制模型、直流環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)模型等。(2)對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行線性化處理,求解出系統(tǒng)的狀態(tài)矩陣及特征值,然后將同倫函數(shù)引入到狀態(tài)變量與特征值對應(yīng)關(guān)系的尋找當(dāng)中,對系統(tǒng)振蕩模態(tài)特征值對應(yīng)的狀態(tài)變量進(jìn)行辨識。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析狀態(tài)變量對應(yīng)的參數(shù)對系統(tǒng)振蕩模態(tài)特征值的影響。(3)建立了引入SSDC(Sub-Synchronous Oscillation Damping Controller,次同步阻尼控制器)后的DDPMSG完整數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上,以振蕩模態(tài)特征值實部和阻尼比為目標(biāo)函數(shù),建立了SSDC參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型。針對NSGA-II(Improved Nondominated Sorting Genetic Algorithm,帶精英策略的非支配排序遺傳算法)在參數(shù)優(yōu)化時種群多樣性較差的問題,對其選擇策略進(jìn)行了改進(jìn),然后將改進(jìn)后的NSGA-Ⅱ算法引入到SSDC參數(shù)優(yōu)化設(shè)計中,并利用空間評價方法對解集進(jìn)行評價。特征值分析和時域仿真結(jié)果表明:利用同倫函數(shù)代替參與因子法可以直觀且準(zhǔn)確地辨識出與DDPMSG的振蕩模態(tài)特征值對應(yīng)的狀態(tài)變量為GSC控制環(huán)節(jié)上的中間變量,進(jìn)一步分析可知,與振蕩模態(tài)特征值強(qiáng)相關(guān)的為GSC上PI控制器參數(shù);改進(jìn)后的NSGA-II算法性能更加優(yōu)良,所獲得的Pareto最優(yōu)解分布更加均勻;利用改進(jìn)NSGA-II算法優(yōu)化設(shè)計得到的SSDC對發(fā)生在DDPMSG的SSO抑制具有顯著效果。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM315;TM712
【部分圖文】：

圖 3.2 系統(tǒng)狀態(tài)矩陣 A 與對角矩陣 F 特征值之間的對應(yīng)關(guān)系換器的 PI 控制器參數(shù)對振蕩模態(tài)的影響6、KI6對振蕩模態(tài)l9,10的影響較大，而 KP5、KI5對振蕩模態(tài)l11,1握以上各 PI 參數(shù)與振蕩模態(tài)特征值的關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用 MAT則，依次改變各 PI 參數(shù)，KP6對l 的影響、KI6對l 的影響KI5對l 的影響分別如圖 3.3 至圖 3.6 所示。控制器參數(shù)在 0.1～2 倍（預(yù)設(shè)值）之間變化時，振蕩模態(tài)變P6與l9,10實部的關(guān)系為負(fù)相關(guān)，特別值得注意的是，當(dāng) KP6由部由負(fù)值變?yōu)檎�，即系統(tǒng)阻尼由正變?yōu)樨?fù)，易出現(xiàn)不穩(wěn)定，KI5與l11,12實部的關(guān)系為正相關(guān)，尤其當(dāng) KI5超過 90 時，，易出現(xiàn)不穩(wěn)定的振蕩模態(tài)。由圖 3.4 和圖 3.5 可知，KI6和態(tài)頻率成正相關(guān)。

圖 3.2 系統(tǒng)狀態(tài)矩陣 A 與對角矩陣 F 特征值之間的對應(yīng)關(guān)系3.5 網(wǎng)側(cè)變換器的 PI 控制器參數(shù)對振蕩模態(tài)的影響由于 KP6、KI6對振蕩模態(tài)l9,10的影響較大，而 KP5、KI5對振蕩模態(tài)l11,12的影響因此，為了掌握以上各 PI 參數(shù)與振蕩模態(tài)特征值的關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用 MATLAB 軟用單變量原則，依次改變各 PI 參數(shù)，KP6對l 的影響、KI6對l 的影響、KP5的影響以及 KI5對l 的影響分別如圖 3.3 至圖 3.6 所示。顯然，當(dāng)控制器參數(shù)在 0.1～2 倍（預(yù)設(shè)值）之間變化時，振蕩模態(tài)變化很大3.3 可知，KP6與l9,10實部的關(guān)系為負(fù)相關(guān)，特別值得注意的是，當(dāng) KP6由 2.5 開始時，l9,10的實部由負(fù)值變?yōu)檎�，即系統(tǒng)阻尼由正變?yōu)樨?fù)，易出現(xiàn)不穩(wěn)定的振蕩由圖 3.6 可知，KI5與l11,12實部的關(guān)系為正相關(guān)，尤其當(dāng) KI5超過 90 時，l11,12的負(fù)值變?yōu)檎担壮霈F(xiàn)不穩(wěn)定的振蕩模態(tài)。由圖 3.4 和圖 3.5 可知，KI6和 KP5與對應(yīng)的振蕩模態(tài)頻率成正相關(guān)。

(a) KI6對特征值實部的影響 (b) KI6對振蕩頻率的影響圖 3.4 KI6對l 的影響(a) KP5對特征值實部的影響 (b) KP5對振蕩頻率的影響圖 3.5 KP5對l 的影響
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本文編號：2864306