基于小信号稳定分析的双馈风力发电机控制方法研究

发布时间：2017-12-04 19:14

  本文关键词：基于小信号稳定分析的双馈风力发电机控制方法研究

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【摘要】：随着风电装机容量的不断增大及风电在电力系统容量所占比例的不断提高,风电并网对电力系统及风电设备本身的安全稳定运行带来了诸多挑战。双馈风力发电机作为目前使用最为广泛的风力发电机组类型,其并网稳定性问题不容忽视。因此本文针对双馈风力发电机并网小信号稳定性开展研究,主要内容包括:双馈风力发电机的等效输入导纳建模、不同并网条件下双馈风力发电机小信号稳定性分析和基于虚拟感抗的附加控制器设计。双馈风力发电机的等效输入导纳建模是本文研究的重点。本文首先在同步旋转坐标系下推导了双馈电机的数学模型,并据此推导出了双馈风力电机主电路的固有等效输入导纳。在此基础上考虑双馈变流器控制系统的影响,建立了锁相环、电流环和功率环的小信号线性化模型,与双馈风力发电机的固有导纳相结合,得到了包含双馈风力发电机内部电磁暂态和控制系统影响的等效输入导纳模型。结合所建立的双馈风力发电机的等效输入导纳模型和电网阻抗模型,根据广义乃圭斯特稳定性判据,对双馈风力发电机进行并网小信号稳定性分析。在同步旋转坐标系下,将双馈风力发电系统中的电网侧等效成电压源和阻抗矩阵的形式,将双馈风力发电机等效成电流源和导纳矩阵的形式,根据阻抗比矩阵的特征轨迹预测系统的小信号稳定性。针对弱电网和串补电容连接两种常见的风电并网条件,分析了控制系统参数变化和系统静态工作点对于系统小信号稳定性的影响。针对弱电网情况下的双馈风力发电系统存在的不稳定现象,提出了一种基于虚拟感抗的附加控制器。所提控制器便于实现,不需要额外增加传感器,在不改变控制系统PI参数和系统工作状态的条件下,能够有效提高系统的稳定性。在实验室模拟双馈风电实验平台上,完成了弱电网情况下的稳定性分析和所提控制方案的实验验证。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315

【参考文献】

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本文编号：1252051