双馈风电场并网的次同步振荡问题研究

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  首先,研究了双馈风电系统的工作原理、特点及结构,分析了双馈风机的运行区域,推导了双馈风电机组的机械动力学部分、双馈感应发电机、双馈风机的变流器及其控制系统、锁相环和串联电容补偿线路的数学模型,为后续研究打下基础。
  其次,介绍了特征值分析法的原理和算法流程,推导了双馈风力发电系统的小信号模型和状态矩阵,在MATLAB中编制了特征值分析法的程序,结合具体算例开展了特征值分析,通过参与因子分析和次同步振荡机理进行了模态识别,并在PSCAD/EMTDC中搭建系统模型对特征值分析结果的准确性和有效性进行仿真验证;利用特征值分析法和时域仿真法针对可能会对系统次同步振荡造成影响的因素进行了分析,主要包括风速、串补度、变流器控制参数、锁相环控制器参数和定子无功功率,此外,还对转子侧变流器内外环比例系数之间的交互影响进行了分析。
  最后,重点对双馈风电场并网系统次同步振荡的抑制措施进行了探究。构建了系统的等效阻抗模型,设计了基于虚拟电阻的抑制策略;鉴于虚拟电阻控制的局限性,在其基础上提出了虚拟阻抗控制的次同步振荡抑制方法,采用频率扫描法和时域仿真法对其效性进行了验证;提出了在转子侧控制器的输出端安装带阻滤波器吸收次同步频率电流的次同步振荡抑制方法,并对该方法的有效性进行了验证;通过对转子电流的成分进行分析,提出一种转子电流移相的次同步振荡抑制措施,通过时域仿真对其次同步振荡抑制效果进行验证。
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