【摘要】：雙饋風(fēng)電機(jī)組是目前使用最廣泛的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類型之一,其并網(wǎng)穩(wěn)定性問題備受關(guān)注。由于雙饋風(fēng)電場(chǎng)一般建設(shè)在遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的地區(qū),雙饋風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)振蕩大多發(fā)生在兩種并網(wǎng)條件下,一種是與電網(wǎng)阻抗不能忽略的弱電網(wǎng)連接,這時(shí)電網(wǎng)阻抗和雙饋風(fēng)電機(jī)組等效阻抗的交互作用可能會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)振蕩。另一種是與接有串聯(lián)補(bǔ)償電容的串補(bǔ)電網(wǎng)連接,這種情況下并網(wǎng)系統(tǒng)存在著發(fā)生次同步諧振的風(fēng)險(xiǎn)。本文以阻抗模型為工具,對(duì)這兩種并網(wǎng)條件下的雙饋風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)振蕩問題進(jìn)行分析,并設(shè)計(jì)改進(jìn)控制器提高雙饋風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)穩(wěn)定性。為了分析弱電網(wǎng)條件下的并網(wǎng)振蕩問題,本文首先在dq坐標(biāo)系下建立了雙饋風(fēng)電機(jī)組小信號(hào)統(tǒng)一阻抗模型。與已有模型不同的是,本文所建立的模型中同時(shí)考慮了雙饋風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子側(cè)和網(wǎng)側(cè)控制器內(nèi)外環(huán)以及鎖相環(huán)的影響,并通過直流母線環(huán)節(jié)的功率耦合作用將轉(zhuǎn)子側(cè)和網(wǎng)側(cè)聯(lián)系起來�；谕茖�(dǎo)的統(tǒng)一阻抗模型,利用廣義奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)分析了控制器參數(shù)以及電網(wǎng)強(qiáng)度等因素對(duì)弱電網(wǎng)下雙饋風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。同時(shí)根據(jù)阻抗模型,分別推導(dǎo)出并網(wǎng)點(diǎn)電壓到機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)控制器輸出電壓給定之間的小信號(hào)傳遞關(guān)系,據(jù)此分別在機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)控制器中引入并網(wǎng)點(diǎn)電壓擾動(dòng)量前饋,提高機(jī)組在弱電網(wǎng)下的并網(wǎng)穩(wěn)定性。由于dq坐標(biāo)系下的阻抗模型物理意義不明確,難以用于串補(bǔ)電網(wǎng)條件下的次同步諧振分析。本文通過將dq坐標(biāo)系下的統(tǒng)一阻抗模型變換為復(fù)矢量形式并進(jìn)行頻率變換,得到兩相靜止坐標(biāo)系下雙饋風(fēng)電機(jī)組的正負(fù)序阻抗模型,模型的耦合程度得到降低,并且具備明確的物理意義。基于該模型,采用等效RLC串聯(lián)諧振電路,分析了控制器參數(shù)以及電網(wǎng)參數(shù)對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)次同步諧振頻率和等效阻尼的影響。由于分析得出次同步頻段的系統(tǒng)等效阻尼是隨頻率降低的,本文通過同時(shí)在轉(zhuǎn)子側(cè)控制器中引入附加阻尼和虛擬感抗,在提高系統(tǒng)次同步頻段阻尼的同時(shí)降低系統(tǒng)固有次同步諧振頻率,使該控制器相對(duì)于單純的附加阻尼控制器能夠更有效地抑制次同步諧振的發(fā)生。通過在Simulink中搭建詳細(xì)仿真模型,對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組等效阻抗進(jìn)行掃頻測(cè)量驗(yàn)證了本文所推導(dǎo)模型的正確性,并通過仿真驗(yàn)證了本文在弱電網(wǎng)和串補(bǔ)電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性分析的正確性和改進(jìn)控制器的有效性。在實(shí)驗(yàn)室雙饋實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了弱電網(wǎng)下穩(wěn)定性分析的正確性和改進(jìn)控制器的有效性。
【圖文】：

儲(chǔ)量豐富，清潔無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，加之近年來風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日趨成熟，不斷下降，風(fēng)能已經(jīng)成為全球應(yīng)用規(guī)模最大，最受關(guān)注的新能源發(fā)電方風(fēng)電已經(jīng)成為很多國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化以及推進(jìn)新能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的重要途全球風(fēng)能理事會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2017 年全球風(fēng)電新增裝機(jī)容,492MW，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到 539,123MW[1]。全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量在的高速增長(zhǎng)后，，依然保持著強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)發(fā)，到 2020 年風(fēng)電年新增市場(chǎng)將達(dá)到 100GW，累計(jì)市場(chǎng)達(dá)到 879GW。可風(fēng)力發(fā)電在全球新能源革命進(jìn)程中是大勢(shì)所趨。中國(guó)風(fēng)力資源豐富，可的風(fēng)能儲(chǔ)量約 10 億 kW，開發(fā)利用空間巨大，中國(guó)風(fēng)力發(fā)電經(jīng)過多年的式發(fā)展，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了接連突破，圖 1-1 展示了近十年來中國(guó)風(fēng)電發(fā)總發(fā)電量的比重變化。根據(jù)國(guó)家能源局在 2016 年發(fā)布的《風(fēng)電發(fā)展”規(guī)劃》，到 2020 年底，中國(guó)風(fēng)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量要確保達(dá)到 2.1 億，風(fēng)電年發(fā)電量確保達(dá)到 4200 億千瓦時(shí)，約占全國(guó)總發(fā)電量的 6%[2]。來中國(guó)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)仍將保持強(qiáng)勁發(fā)展的勢(shì)頭，風(fēng)力發(fā)電在中國(guó)的發(fā)電比重將不斷提高。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2591311