本文關(guān)鍵詞：雙饋感應(yīng)風(fēng)機(jī)經(jīng)串補(bǔ)并網(wǎng)次同步控制相互作用研究

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【摘要】：雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)由于其能變速恒頻運(yùn)行、控制靈活及發(fā)電效率高的特點在風(fēng)電場得到日益廣泛的應(yīng)用。隨著風(fēng)電場裝機(jī)容量日益增加和風(fēng)電場遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的特點,大規(guī)模風(fēng)電外送多采用含有串聯(lián)補(bǔ)償電容的高壓輸電線路。雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通過串聯(lián)補(bǔ)償線路(簡稱串補(bǔ)線路)外送功率時,可能發(fā)生由次同步控制相互作用(sub-synchronous control interaction,SSCI)引發(fā)的次同步振蕩,導(dǎo)致大量機(jī)組跳機(jī)。本研究用特征值分析法和傳遞函數(shù)法分析雙饋風(fēng)電場經(jīng)串補(bǔ)線路外送風(fēng)電時引起的SSCI問題。首先,建立適用于SSCI分析的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型,包括軸系、雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)、輸電線路及雙饋發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,其中發(fā)電機(jī)和線路的數(shù)學(xué)模型考慮了元件的電磁暫態(tài)過程,并簡單介紹了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最大風(fēng)功率跟蹤和DFIG背靠背變頻器的控制原理。然后,采用特征值法,對系統(tǒng)狀態(tài)方程的線性化,得到系統(tǒng)的系數(shù)矩陣,計算系數(shù)矩陣的特征值和特征向量,得到系統(tǒng)不同振蕩模態(tài)的頻率、阻尼比及相關(guān)因子等參數(shù)。研究表明,轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制器和發(fā)電機(jī)及線路的狀態(tài)變量主導(dǎo)了SSCI的振蕩模態(tài)。轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器內(nèi)環(huán)控制比例系數(shù)和積分系數(shù)、線路電容的增大會減小系統(tǒng)的阻尼,加劇SSCI的發(fā)生;線路電阻的增大則能夠增加系統(tǒng)阻尼,從而抑制SSCI;轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器外環(huán)控制參數(shù)則對SSCI的影響不大。最后,結(jié)合發(fā)電機(jī)方程和線路方程推導(dǎo)了定、轉(zhuǎn)子次同步電流的關(guān)系,根據(jù)轉(zhuǎn)子側(cè)控制器控制框圖,建立了次同步擾動電流經(jīng)轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制后作用于發(fā)電機(jī)及線路固有支路的傳遞函數(shù)模型。重點分析DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制器的內(nèi)環(huán)比例系數(shù)和線路串補(bǔ)度等因素,并考慮風(fēng)速對SSCI的影響,在Matlab/Simulink仿真平臺上搭建傳遞函數(shù)模型和雙饋風(fēng)機(jī)經(jīng)串補(bǔ)線路并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真模型,進(jìn)行時域仿真和傳遞函數(shù)極點分析。研究表明,轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器電流內(nèi)環(huán)比例積分調(diào)節(jié)器比例系數(shù)越大、串補(bǔ)度越大,SSCI引起的次同步振蕩越嚴(yán)重,與特征值法分析得出的結(jié)論一致;風(fēng)速越小,SSCI引起的次同步振蕩也越嚴(yán)重。建立的傳遞函數(shù)模型能準(zhǔn)確反映SSCI現(xiàn)象,為后續(xù)的雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組SSCI抑制措施的研究提供參考。
【關(guān)鍵詞】：雙饋風(fēng)電機(jī) 串補(bǔ)線路 次同步控制相互作用 特征值分析 傳遞函數(shù)
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10-13
• 1.2 課題研究動態(tài)13-16
• 1.2.1 SSCI的研究方法13-14
• 1.2.2 SSCI發(fā)生的機(jī)理和影響因素14
• 1.2.3 SSCI的抑制措施14-16
• 1.3 本文的主要工作16-17
• 第2章 雙饋風(fēng)機(jī)經(jīng)串補(bǔ)并網(wǎng)數(shù)學(xué)模型17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 DFIG發(fā)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型17-21
• 2.2.1 風(fēng)輪及軸系模型18-20
• 2.2.2 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)模型20-21
• 2.3 DFIG變頻器控制系統(tǒng)21-25
• 2.3.1 轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制器模型21-23
• 2.3.2 電網(wǎng)側(cè)變頻器控制器模型23-24
• 2.3.3 直流環(huán)節(jié)數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.4 串補(bǔ)線路數(shù)學(xué)模型25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 SSCI的特征值分析26-40
• 3.1 引言26
• 3.2 DFIG系統(tǒng)各部分線性化方程26-31
• 3.2.1 軸系小信號模型26
• 3.2.2 感應(yīng)發(fā)電機(jī)小信號模型26-28
• 3.2.3 DFIG控制系統(tǒng)小信號模型28-29
• 3.2.4 串補(bǔ)線路小信號模型29
• 3.2.5 系統(tǒng)系數(shù)矩陣29-31
• 3.3 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點初始化31-33
• 3.4 SSCI的特征值分析33-39
• 3.4.1 轉(zhuǎn)子側(cè)變頻器控制器參數(shù)對SSCI的影響36-38
• 3.4.2 線路串聯(lián)補(bǔ)償電容對SSCI的影響38
• 3.4.3 線路電阻對SSCI的影響38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 SSCI的傳遞函數(shù)模型分析40-49
• 4.1 引言40
• 4.2 次同步擾動電流傳遞函數(shù)模型40-43
• 4.3 傳遞函數(shù)的仿真驗證與SSCI特性分析43-48
• 4.3.1 傳遞函數(shù)仿真驗證43-46
• 4.3.2 傳遞函數(shù)極點分析46-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 結(jié)論與展望49-51
• 5.1 結(jié)論49-50
• 5.2 展望50-51
• 參考文獻(xiàn)51-54
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果54-55
• 致謝55

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