双馈风电场经串补并网引起的次同步振荡分析与抑制

发布时间：2017-09-27 05:36

  本文关键词：双馈风电场经串补并网引起的次同步振荡分析与抑制

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【摘要】：风能是一种可再生清洁能源,风力发电已成为目前新能源发电技术中最成熟、规模最大、商业化发展最好的发电方式。由于风电场大多数处于偏远地区,远离负荷中心,为了将大规模风电传输到负荷中心,需要采取串联补偿技术。但是,串联补偿技术可能会诱发次同步振荡问题,影响风电机组的稳定运行。本文针对双馈风电场经串补并网引起的次同步振荡进行了分析,主要内容如下：首先,对风力机、双馈异步发电机、双PWM变换器及其控制系统的数学模型进行了全面的研究。在此基础上建立了用于次同步振荡特征值分析的研究系统模型,该模型基于IEEE第一标准模型。形成全系统的状态方程,推导出了该系统的线性化小信号模型,推导过程中给出了所有代数变量的约束方程,对模型的描述更精确。在MATLAB/Simulink软件中编写程序,计算特征值。其次,通过特征值分析,对异步发电机效应和次同步控制相互作用进行了深入研究。分别分析了串补度和风速变化对电网模式和扭振模式的影响。对于次同步控制相互作用,分析了转子侧变换器电流内环控制比例系数和功率外环控制比例系数对电网模式的影响,并对其影响程度进行比较,得出电网模式对电流内环控制参数的变化更为敏感。因此,电流内环控制参数对次同步控制相互作用(SSCI)的影响较大。在实际工程中,对电流内环控制参数的调制显得尤为重要。再次,以电力系统仿真软件DigSILENT/Power Factory为平台,建立了完整的双馈异步风力发电机组仿真模型,对风电场经串补引起的次同步振荡进行时域仿真,仿真结果验证了特征值分析结果的正确性。最后,在用于次同步振荡分析的模型基础上,增加了SVC环节,用于抑制次同步振荡。对该SVC设计了附加次同步振荡阻尼控制器环节,并在DigSILENT/Power Factory仿真软件搭建模型进行仿真来验证其抑制效果。仿真结果表明,附加次同步阻尼控制器的SVC能有效抑制次同步振荡,并且较大容量的SVC能有效的增强其抑制次同步振荡的能力。
【关键词】：次同步振荡 双馈感应发电机 串联补偿 特征值分析 静止无功补偿器
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM712;TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景10
• 1.2 研究现状10-15
• 1.2.1 次同步振荡现象的基本类型10-12
• 1.2.2 大规模风电外送存在的次同步振荡问题12
• 1.2.3 次同步振荡的常见分析方法12-13
• 1.2.4 次同步振荡的抑制方法13-15
• 1.3 本文的主要工作15-16
• 第2章 双馈风机的系统模型16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 空气动力学模型16-18
• 2.3 风力机轴系模型18-20
• 2.4 桨距角控制系统模型20-21
• 2.5 馈感应发电机模型21-24
• 2.5.1 坐标系变换21-23
• 2.5.2 任意速旋转坐标系中的DFIG数学模型23-24
• 2.6 变换器控制系统模型24-26
• 2.6.1 转子侧PWM变换器控制模型24-25
• 2.6.2 网侧PWM变换器控制模型25-26
• 2.7 本章小结26-27
• 第3章 双馈风电场次同步振荡特征值分析与仿真验证27-50
• 3.1 引言27
• 3.2 小干扰分析的基本理论27-28
• 3.3 大型风电场的等值模型28-29
• 3.4 状态方程的形成29-35
• 3.4.1 轴系模型状态方程30-31
• 3.4.2 感应发电机模型状态方程31
• 3.4.3 转子侧和网侧变换器控制系统状态方程31-33
• 3.4.4 直流环节电容模型状态方程33-34
• 3.4.5 线路和串补模型状态方程34-35
• 3.5 特征值分析结果与仿真验证35-48
• 3.5.1 串补度影响分析36-41
• 3.5.2 风速影响分析41-43
• 3.5.3 风电场转子侧变换器控制参数影响分析43-48
• 3.6 本章小结48-50
• 第4章 基于SVC的风电场次同步振荡抑制50-57
• 4.1 引言50
• 4.2 SVC抑制次同步振荡基本理论50-54
• 4.2.1 SVC基本工作原理50-51
• 4.2.2 SVC抑制次同步振荡工作原理51-53
• 4.2.3 SVC附加次同步振荡的阻尼控制策略53-54
• 4.3 SVC抑制次同步振荡仿真验证54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 结论与展望57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张帆;徐政;;采用SVC抑制发电机次同步谐振的理论与实践[J];高电压技术;2007年03期

2 晏小彬;刘天琪;李兴源;汤凡;;大型风电场次同步谐振分析[J];华东电力;2012年08期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张帆;电力系统次同步振荡抑制技术研究[D];浙江大学;2007年

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本文编号：927926