直驱风电机组次同步振荡分析与抑制策略研究

发布时间：2020-03-25 00:54

【摘要】：风力发电等新能源设备多处于偏远地区,需要进行长距离的能量传输后方可并网。因此线路上阻抗较大,系统表现出弱电网特性。近年来,永磁直驱风电机组与电网之间的动态相互作用所引起的次同步振荡,对电网系统的安全可靠运行造成了巨大威胁。弱电网条件下,直驱风机变流器控制器与电网之间的交互影响,是其产生次同步振荡现象的主要原因。本文以直驱风机网侧变流器作为研究对象,采用阻抗分析法,研究弱电网条件下,各参数对系统次、超同步振荡特性的影响及振荡产生机理,并在此基础上抑制次同步振荡,从而提高直驱风机并网稳定性。首先,将机侧系统等值为一可控电流源,进而在同步旋转坐标系下,建立永磁直驱风机网侧变流器的主电路阻抗模型。在实际直驱风机系统中,直流侧存在扰动,因此所建立主电路阻抗模型应考虑直流侧扰动的影响。之后基于所建立的主电路阻抗模型,推导出综合考虑电流内环、直流电压外环和锁相环影响的网侧变流器输出阻抗模型。最终采用扫频的方法,验证所建立模型的准确性。基于所建立的网侧变流器输出阻抗模型,分析短路比及控制器参数和主电路参数变化对系统次同步振荡的影响。在MATLAB/Simulink中搭建额定功率为2MW的直驱风机的仿真模型,通过仿真对理论分析进行初步验证。仿真及理论分析结果表明,随短路比降低,控制器与电网之间的交互影响增大,系统更容易不稳定。此外,在一定范围内,锁相环带宽增大及电流内环和电压外环比例系数减小会使输出阻抗的负阻尼频率范围增大,引起并网点电压电流谐振。在此基础上分析改变系统稳态运行点对直驱风机稳态特性的影响。提出采用附加阻尼法,通过降低各控制器引起的扰动影响,改善系统特性,增强并网系统鲁棒性。最终利用实验室的对拖实验平台,对理论分析进行验证,并证明所提方法的有效性。
【图文】：

(a)主电路模块 (b)控制平台图 5-2 对拖实验平台实物照片.2.2 实验室平台运行操作及参数设置实验程序通过 CCStudio v3.3 软件进行编译下载。实验程序中包括全局变量，电压电流变换，电流内环、锁相环、电压外环控制，变流器功率开关管脉能控制部分等。本次实验程序中采用连续增减的方式对计数器进行控制。计数器 T1 及 T3控制模块一和模块二的 PWM 载波，，通过调整 PWM 脉冲信号，对功率开关管通断控制，本次实验中将开关频率设置为 5kHz。计数器 T2 和 T4 用于中断控中，T2 用于触发主中断，即过压、过流和锁相成功判定，控制器调节，脉冲等，其频率同样为 5kHz；T4 用于触发 AD 采样，采样频率选取 20kHz。整个实验过程的控制流程如图 5-3 所示。锁相成功表明模块一和模块二电网样电压经坐标变换后在合理范围内输出。实验过程中，直流侧电压应维持在 40右的稳定值，而初始时刻直流侧电压为零，需要对直流电容进行预充电。因
【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】：2019
【分类号】：TM614;TM712

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 付高善;许叶林;高玉喜;王新宝;李庆波;王新刚;;新疆大规模风电汇集地区的次同步振荡控制方法研究[J];电力电容器与无功补偿;2018年01期

2 陈晨;杜文娟;王海风;;风电场接入引发电力系统次同步振荡机理综述[J];南方电网技术;2018年01期

3 刘树伟;姚秀萍;王海云;李自明;张海宁;张占锋;;基于多维度功率振幅寻优的次同步振荡控制策略研究[J];水力发电;2018年06期

4 于笑;陈武晖;;风力发电并网系统次同步振荡研究[J];发电技术;2018年04期

5 戴拥民;周专;常喜强;吕盼;吴高磊;徐龙秀;;新能源汇集区域次同步振荡控制防线的研究与应用[J];四川电力技术;2018年04期

6 高澈;张剑;;基于并联电压源型换流器的次同步振荡抑制策略研究[J];电力建设;2017年10期

7 宋述波;袁鹏;;贵广直流次同步振荡抑制原理[J];继电器;2007年05期

8 陈陈;;多变量频域法分析电力系统次同步振荡[J];电力系统自动化;1989年05期

9 张晋宇;;不同送出场景下大型火电机组次同步振荡防控技术分析研究[J];神华科技;2019年01期

10 杨烨;江晓燕;徐野驰;张瑶;;双馈风电场的次同步振荡分析与抑制[J];电气开关;2019年02期

相关会议论文 前9条

1 邵广惠;夏德明;阴宏民;王震宇;刘洋;岳涵;王克非;贲驰;;基于二次型指标的风电机组次同步振荡阻尼控制方法[A];第三届智能电网会议论文集[C];2018年

2 靳希;张文青;;FACTS技术在抑制次同步振荡中的应用[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集（上册）[C];2008年

3 郑巍;孔令宇;孙术文;吴延龙;刘全;;绥中电厂次同步振荡问题的系列解决方案[A];2010年全国发电厂热工自动化专业会议论文集[C];2010年

4 王兴刚;;“十二五”多回直流对云南电网大机组次同步振荡影响研究[A];2012年云南电力技术论坛论文集（文摘部分）[C];2012年

5 王兴刚;;“十二五”多回直流对云南电网大机组次同步振荡影响研究[A];2012年云南电力技术论坛论文集[C];2012年

6 王晓东;陈予恕;;一类电力系统的混沌振荡分析[A];第十届动力学与控制学术会议摘要集[C];2016年

7 王慧敏;;机网协调运行若干问题的探讨[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年

8 蔡晖;王海潜;季杭为;高山;李颖;赵欣;陆军;;统一潮流控制器对电力系统次同步振荡的协调抑制策略[A];2016年江苏省城市供用电学术年会论文集[C];2016年

9 顾强;武云生;;交直流送出系统次同步振荡及抑制措施的研究[A];第四届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛：电能质量与高效优质用电论文集[C];2015年

相关重要报纸文章 前1条

1 侯小平;神华次同步振荡抑制装置通过验收[N];中国电力报;2015年

相关博士学位论文 前10条

1 陈晨;并网DFIG风电场引发电力系统次同步振荡开环模式谐振机理[D];华北电力大学(北京);2019年

2 甄自竞;高压直流输电系统引发电力系统次同步振荡问题研究[D];华北电力大学(北京);2019年

3 李忍;风光火多源并网系统次同步振荡分析与抑制研究[D];华北电力大学(北京);2019年

4 苏田宇;含并网风电场电力系统次同步振荡阻尼控制研究[D];华北电力大学(北京);2019年

5 李景一;直驱风机-弱交流系统次同步振荡分析方法研究[D];华北电力大学(北京);2019年

6 翟冬玲;柔性直流送端系统的频率与阻尼特性研究[D];华北电力大学(北京);2019年

7 罗超;次同步振荡动态抑制器控制策略与工程应用研究[D];华北电力大学(北京);2017年

8 伍凌云;复杂交直流输电系统次同步振荡的分析与控制[D];四川大学;2007年

9 张帆;电力系统次同步振荡抑制技术研究[D];浙江大学;2007年

10 张剑;间歇式次同步振荡及次同步控制互作用问题研究[D];华北电力大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 邱望明;双馈风电机组并网系统次同步振荡分析与抑制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 任贺;并网双馈风力发电系统次同步振荡抑制[D];哈尔滨工业大学;2019年

3 夏丹妮;直驱风电机组次同步振荡分析与抑制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

4 裴继坤;直驱永磁风机经柔性直流输电并网的小干扰稳定性分析[D];华北电力大学;2019年

5 胡韵婷;双馈风电场并网系统的次同步振荡分析及抑制[D];华北电力大学;2019年

6 王欣浩;永磁直驱风机并网系统次同步振荡问题分析研究[D];华北电力大学;2019年

7 张熹;储能抑制风电经串补并网次同步振荡研究[D];华北电力大学;2019年

8 张瑞雪;风火打捆经直流送出系统的次同步振荡研究[D];华北电力大学;2019年

9 袁可为;静止同步串联补偿器抑制风电次同步振荡的研究[D];华北电力大学;2019年

10 李佳琪;常规直流引发次同步振荡的机理及抑制措施分析[D];华北电力大学(北京);2019年

本文编号：2599137