【摘要】：雙饋風(fēng)電機組是目前使用最廣泛的風(fēng)力發(fā)電機組類型之一,其并網(wǎng)穩(wěn)定性問題備受關(guān)注。由于雙饋風(fēng)電場一般建設(shè)在遠離負荷中心的地區(qū),雙饋風(fēng)電機組并網(wǎng)振蕩大多發(fā)生在兩種并網(wǎng)條件下,一種是與電網(wǎng)阻抗不能忽略的弱電網(wǎng)連接,這時電網(wǎng)阻抗和雙饋風(fēng)電機組等效阻抗的交互作用可能會導(dǎo)致并網(wǎng)振蕩。另一種是與接有串聯(lián)補償電容的串補電網(wǎng)連接,這種情況下并網(wǎng)系統(tǒng)存在著發(fā)生次同步諧振的風(fēng)險。本文以阻抗模型為工具,對這兩種并網(wǎng)條件下的雙饋風(fēng)電機組并網(wǎng)振蕩問題進行分析,并設(shè)計改進控制器提高雙饋風(fēng)電機組的并網(wǎng)穩(wěn)定性。為了分析弱電網(wǎng)條件下的并網(wǎng)振蕩問題,本文首先在dq坐標系下建立了雙饋風(fēng)電機組小信號統(tǒng)一阻抗模型。與已有模型不同的是,本文所建立的模型中同時考慮了雙饋風(fēng)電機組的轉(zhuǎn)子側(cè)和網(wǎng)側(cè)控制器內(nèi)外環(huán)以及鎖相環(huán)的影響,并通過直流母線環(huán)節(jié)的功率耦合作用將轉(zhuǎn)子側(cè)和網(wǎng)側(cè)聯(lián)系起來�；谕茖�(dǎo)的統(tǒng)一阻抗模型,利用廣義奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)分析了控制器參數(shù)以及電網(wǎng)強度等因素對弱電網(wǎng)下雙饋風(fēng)電機組并網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。同時根據(jù)阻抗模型,分別推導(dǎo)出并網(wǎng)點電壓到機側(cè)和網(wǎng)側(cè)控制器輸出電壓給定之間的小信號傳遞關(guān)系,據(jù)此分別在機側(cè)和網(wǎng)側(cè)控制器中引入并網(wǎng)點電壓擾動量前饋,提高機組在弱電網(wǎng)下的并網(wǎng)穩(wěn)定性。由于dq坐標系下的阻抗模型物理意義不明確,難以用于串補電網(wǎng)條件下的次同步諧振分析。本文通過將dq坐標系下的統(tǒng)一阻抗模型變換為復(fù)矢量形式并進行頻率變換,得到兩相靜止坐標系下雙饋風(fēng)電機組的正負序阻抗模型,模型的耦合程度得到降低,并且具備明確的物理意義�；谠撃Ｐ�,采用等效RLC串聯(lián)諧振電路,分析了控制器參數(shù)以及電網(wǎng)參數(shù)對并網(wǎng)系統(tǒng)次同步諧振頻率和等效阻尼的影響。由于分析得出次同步頻段的系統(tǒng)等效阻尼是隨頻率降低的,本文通過同時在轉(zhuǎn)子側(cè)控制器中引入附加阻尼和虛擬感抗,在提高系統(tǒng)次同步頻段阻尼的同時降低系統(tǒng)固有次同步諧振頻率,使該控制器相對于單純的附加阻尼控制器能夠更有效地抑制次同步諧振的發(fā)生。通過在Simulink中搭建詳細仿真模型,對雙饋風(fēng)電機組等效阻抗進行掃頻測量驗證了本文所推導(dǎo)模型的正確性,并通過仿真驗證了本文在弱電網(wǎng)和串補電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性分析的正確性和改進控制器的有效性。在實驗室雙饋實驗平臺上進行實驗驗證了弱電網(wǎng)下穩(wěn)定性分析的正確性和改進控制器的有效性。
【圖文】：

儲量豐富，清潔無污染的優(yōu)點，加之近年來風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日趨成熟，不斷下降，風(fēng)能已經(jīng)成為全球應(yīng)用規(guī)模最大，最受關(guān)注的新能源發(fā)電方風(fēng)電已經(jīng)成為很多國家應(yīng)對氣候變化以及推進新能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的重要途全球風(fēng)能理事會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2017 年全球風(fēng)電新增裝機容,492MW，累計裝機容量達到 539,123MW[1]。全球風(fēng)力發(fā)電裝機容量在的高速增長后，，依然保持著強勁的增長勢頭。根據(jù)全球風(fēng)能理事會發(fā)，到 2020 年風(fēng)電年新增市場將達到 100GW，累計市場達到 879GW�？娠L(fēng)力發(fā)電在全球新能源革命進程中是大勢所趨。中國風(fēng)力資源豐富，可的風(fēng)能儲量約 10 億 kW，開發(fā)利用空間巨大，中國風(fēng)力發(fā)電經(jīng)過多年的式發(fā)展，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了接連突破，圖 1-1 展示了近十年來中國風(fēng)電發(fā)總發(fā)電量的比重變化。根據(jù)國家能源局在 2016 年發(fā)布的《風(fēng)電發(fā)展”規(guī)劃》，到 2020 年底，中國風(fēng)電累計并網(wǎng)裝機容量要確保達到 2.1 億，風(fēng)電年發(fā)電量確保達到 4200 億千瓦時，約占全國總發(fā)電量的 6%[2]。來中國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)仍將保持強勁發(fā)展的勢頭，風(fēng)力發(fā)電在中國的發(fā)電比重將不斷提高。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM315

【參考文獻】

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本文編號：2591311