在新能源領(lǐng)域,風(fēng)能是一種綠色、可再生能源。我國風(fēng)力發(fā)電快速發(fā)展,大規(guī)模風(fēng)電匯集地區(qū)的裝機(jī)容量已經(jīng)和常規(guī)火電廠相當(dāng)。由于很多大型風(fēng)電場位于偏遠(yuǎn)地區(qū),距離負(fù)荷地區(qū)較遠(yuǎn),需要在外送線路采用串聯(lián)補(bǔ)償裝置以提高線路輸送能力。雙饋風(fēng)機(jī)(Double Fed Induction Generator,DFIG)已經(jīng)成為我國很多風(fēng)電場的主力機(jī)型,其運(yùn)行控制方式及變流器結(jié)構(gòu)常常引起次同步諧振(Subsynchronous Resonance,SSR)問題。本文首先以我國北方某大型風(fēng)電匯集地區(qū)電力系統(tǒng)為案例,分析大規(guī)模風(fēng)電經(jīng)串補(bǔ)輸電線路送出引發(fā)的次同步諧振現(xiàn)象及現(xiàn)場錄波數(shù)據(jù),總結(jié)風(fēng)電-串補(bǔ)輸電系統(tǒng)次同步諧振的產(chǎn)生條件和特征,包括電氣量波形、頻率、系統(tǒng)阻尼、串補(bǔ)電容的影響、無功補(bǔ)償裝置、風(fēng)機(jī)類型的響應(yīng)和負(fù)荷影響等。其次,根據(jù)研究需要,建立雙饋風(fēng)機(jī)詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型,包括軸系、感應(yīng)發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器(Rotor Side Converter,RSC)和網(wǎng)側(cè)變流器(Grid side Converter,GSC)、內(nèi)部控制等。在matlab/simulink仿真平臺建立等值的系統(tǒng)模型,接入風(fēng)機(jī)等值模型。首先建立了單臺風(fēng)機(jī)等值模型,基于復(fù)轉(zhuǎn)矩分析法闡明了單機(jī)次同步諧振的機(jī)理,然后建立了雙機(jī)等值模型,進(jìn)一步闡明雙機(jī)次同步諧振機(jī)理。此外,基于等值模型仿真和特征值法,定性分析風(fēng)速、并網(wǎng)發(fā)電機(jī)臺數(shù)、轉(zhuǎn)子側(cè)變流器電流跟蹤比例系數(shù)等參數(shù)及風(fēng)機(jī)變流器其他控制參數(shù)對次同步諧振的影響。最后,本文分析總結(jié)次同步諧振抑制方法,結(jié)合案例地區(qū)次同步諧振現(xiàn)象的特征與影響因素,提出一種風(fēng)機(jī)側(cè)的抑制方案,即在定子側(cè)附加阻尼控制,選取合適的反饋信號,設(shè)計(jì)控制器的結(jié)構(gòu),通過典型的電磁暫態(tài)仿真系統(tǒng)驗(yàn)證其有效性。在風(fēng)場處于同一風(fēng)速、不同風(fēng)速及不同裝機(jī)容量三種情況下,通過改造不同比例的風(fēng)機(jī)研究該抑制措施對次同步諧振的抑制效果。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM614;TM712
【部分圖文】：

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文風(fēng)電次同步諧振特征振的頻率特征振的頻率分布諧振頻率的分布情況如圖 2-3 所示，主要集中在 6~10Hz 之間網(wǎng)低頻諧振頻率（0~2Hz），屬于次同步諧振。另外，風(fēng)機(jī)軸為 1~2Hz，沽源系統(tǒng)中發(fā)生的諧振與軸系的固有諧振頻率及其，因此，沽源地區(qū)發(fā)生的諧振是純電氣諧振，而與機(jī)械以及軸。

在諧振頻率的時(shí)間分布存在差異。以 2012 年 12 月 25 日沽源地區(qū)發(fā)生的風(fēng)電次同步諧振現(xiàn)象為例。整個(gè)沽源地區(qū)的風(fēng)電場、500kV 沽源站、汗沽和沽太線的電流都出現(xiàn)了不同程度的諧振，不同時(shí)刻沽源站電流諧振的頻率如圖2-4所示。從圖中可以看出，諧振頻率的時(shí)間分布是不同的，并且脫網(wǎng)前的風(fēng)機(jī)頻率很高，約為 7.6Hz。當(dāng)風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)時(shí)，諧振頻率逐漸降低，最終達(dá)到大約 6.2Hz。圖 2-4 沽泉線 A 相電流諧振頻率3、歷次諧振頻率的空間分布在諧振頻率空間分布上沒有差異，同一時(shí)刻各廠站的諧振頻率較為一致。

圖 2-6 諧振各階段發(fā)散階段，系統(tǒng)阻尼為負(fù)，約為-0.2 s-1。經(jīng)小擾動后，電流幅值快速發(fā)振蕩，之后由于系統(tǒng)阻尼的不斷變化，幅值的諧振波形以低頻包絡(luò)線形直至收斂階段，系統(tǒng)阻尼穩(wěn)定為正值，約為 0.2 s-1，幅值收斂至穩(wěn)定值、諧振電流擬合分析多數(shù)次同步諧振過程中，電流波形的包絡(luò)線都會呈現(xiàn)出低頻振蕩的特征3 年 5 月 18 日的諧振現(xiàn)象為例，圖 2-7 顯示了電流局部放大的波形，其率大約是 0.05Hz，振蕩發(fā)散和收斂過程的阻尼約為-0.033s-1和 0.035s-1的全過程中，系統(tǒng)始終處于臨界阻尼附近，在系統(tǒng)為弱負(fù)阻尼時(shí)，諧振統(tǒng)為弱正阻尼時(shí)，諧振收斂。

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本文編號：2834809