基于电压控制型双馈风电机组暂态稳定性分析

发布时间：2020-05-23 14:23

【摘要】：风电并网是新能源发展与利用的一个重要方向,目前最为广泛应用的双馈风机通常采取基于最大功率跟踪控制直接并网的方式。随着电力电子技术的发展和实际工程应用的要求,风机装机容量不断提高,从而引发了电网惯量减小、阻尼变弱的问题,增加了电网故障发生的可能性。但是,由于最大功率跟踪控制使得风机输出的有功功率与电网频率解耦,风机不响应电网频率的波动,这种情况下风机显然是无法支撑电网的。本文提出了一种基于电压控制型的双馈风机控制策略,实现了虚拟惯量的引入和等效惯量的补偿,对风机的外特性进行了体现电压源特性的重塑,并且能够实现风机并网的频率和功率支撑。所设计的风机能够进行孤岛自主运行和并网同步运行。考虑多时间尺度特性,本文对所提出的风机进行了暂态建模和稳定性分析的工作,一方面通过理论分析、仿真实现和实验验证相互佐证,证明了所设计控制策略的有效性;另一方面,进行了这种新特性风机并网运行过程中在电网故障下体现的暂态特性的关系提炼、规律总结和稳定性分析,研究了控制参数、暂态功率控制、电网条件等对风机暂态稳定性影响,实现了所设计控制策略分析的完整性。
【图文】：

双馈,等效物理模型,风机

Pr<0，电机运行在次同步发电状态，定子侧输出机械功入机械功率，转子侧吸收功率。<0，Pr>0，电机运行在次同步电动状态，，定子侧从电网吸收输出机械功率，转子侧输出功率。<0，Pr<0，电机运行在超同步电动状态，定、转子侧输入功出机械功率。，除了功率关系，双馈风机定、转子侧最重要的关系是基于频率和相位的控制，这种关系也是双馈异步风机能够实现电网同步的关键。对双馈风机来说，其转子转速 nr、转子旋及定子（同步）转速 ns满足以下关系：e r sn + n =n ，频率也对应地满足以上关系。也就是说，通过对转子励基于定、转子侧的频率对应关系，保证定子侧能同步地运2.2 所示，建立双馈风机三相 ABC 坐标系中的等效物理模型

双馈,风机,T型,物理模型

_ sr _0 00 00 00 0s ms msr dq dqm rm rL LL LIL LL Lψ = dq=[ψsdψsqψrdψrq]T、Isr_dq=[isdisqirdirq]T分别为包含定、合矢量，Ls=3/2Lms+Lls、Lr=3/2Lms+Llr、Lm=3/2Lms分自感及互感。_ _+p p+p - p -p +pp - +p -s s s s s m ms s s s m s msr dq sr dqsl m m sl r r rm sl m r r sl rL R L L LR L L L LU IL L L R LL L R L Lω ωω ωω ωω ω = dq=[usdusqurdurq]T为电压复合矢量，p 代表微分算子2.14-1.15，可以建立双馈风机的两相旋转 dq 坐标系图 2.4 所示：
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM614;TM712

【参考文献】