發(fā)布時間：2020-10-10 05:49

　　 在新能源領域,風能是一種綠色、可再生能源。我國風力發(fā)電快速發(fā)展,大規(guī)模風電匯集地區(qū)的裝機容量已經(jīng)和常規(guī)火電廠相當。由于很多大型風電場位于偏遠地區(qū),距離負荷地區(qū)較遠,需要在外送線路采用串聯(lián)補償裝置以提高線路輸送能力。雙饋風機(Double Fed Induction Generator,DFIG)已經(jīng)成為我國很多風電場的主力機型,其運行控制方式及變流器結構常常引起次同步諧振(Subsynchronous Resonance,SSR)問題。本文首先以我國北方某大型風電匯集地區(qū)電力系統(tǒng)為案例,分析大規(guī)模風電經(jīng)串補輸電線路送出引發(fā)的次同步諧振現(xiàn)象及現(xiàn)場錄波數(shù)據(jù),總結風電-串補輸電系統(tǒng)次同步諧振的產(chǎn)生條件和特征,包括電氣量波形、頻率、系統(tǒng)阻尼、串補電容的影響、無功補償裝置、風機類型的響應和負荷影響等。其次,根據(jù)研究需要,建立雙饋風機詳細的數(shù)學模型,包括軸系、感應發(fā)電機、轉子側變流器(Rotor Side Converter,RSC)和網(wǎng)側變流器(Grid side Converter,GSC)、內(nèi)部控制等。在matlab/simulink仿真平臺建立等值的系統(tǒng)模型,接入風機等值模型。首先建立了單臺風機等值模型,基于復轉矩分析法闡明了單機次同步諧振的機理,然后建立了雙機等值模型,進一步闡明雙機次同步諧振機理。此外,基于等值模型仿真和特征值法,定性分析風速、并網(wǎng)發(fā)電機臺數(shù)、轉子側變流器電流跟蹤比例系數(shù)等參數(shù)及風機變流器其他控制參數(shù)對次同步諧振的影響。最后,本文分析總結次同步諧振抑制方法,結合案例地區(qū)次同步諧振現(xiàn)象的特征與影響因素,提出一種風機側的抑制方案,即在定子側附加阻尼控制,選取合適的反饋信號,設計控制器的結構,通過典型的電磁暫態(tài)仿真系統(tǒng)驗證其有效性。在風場處于同一風速、不同風速及不同裝機容量三種情況下,通過改造不同比例的風機研究該抑制措施對次同步諧振的抑制效果。
【學位單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM614;TM712
【部分圖文】：

華北電力大學碩士學位論文風電次同步諧振特征振的頻率特征振的頻率分布諧振頻率的分布情況如圖 2-3 所示，主要集中在 6~10Hz 之間網(wǎng)低頻諧振頻率（0~2Hz），屬于次同步諧振。另外，風機軸為 1~2Hz，沽源系統(tǒng)中發(fā)生的諧振與軸系的固有諧振頻率及其，因此，沽源地區(qū)發(fā)生的諧振是純電氣諧振，而與機械以及軸。

在諧振頻率的時間分布存在差異。以 2012 年 12 月 25 日沽源地區(qū)發(fā)生的風電次同步諧振現(xiàn)象為例。整個沽源地區(qū)的風電場、500kV 沽源站、汗沽和沽太線的電流都出現(xiàn)了不同程度的諧振，不同時刻沽源站電流諧振的頻率如圖2-4所示。從圖中可以看出，諧振頻率的時間分布是不同的，并且脫網(wǎng)前的風機頻率很高，約為 7.6Hz。當風機脫網(wǎng)時，諧振頻率逐漸降低，最終達到大約 6.2Hz。圖 2-4 沽泉線 A 相電流諧振頻率3、歷次諧振頻率的空間分布在諧振頻率空間分布上沒有差異，同一時刻各廠站的諧振頻率較為一致。

圖 2-6 諧振各階段發(fā)散階段，系統(tǒng)阻尼為負，約為-0.2 s-1。經(jīng)小擾動后，電流幅值快速發(fā)振蕩，之后由于系統(tǒng)阻尼的不斷變化，幅值的諧振波形以低頻包絡線形直至收斂階段，系統(tǒng)阻尼穩(wěn)定為正值，約為 0.2 s-1，幅值收斂至穩(wěn)定值、諧振電流擬合分析多數(shù)次同步諧振過程中，電流波形的包絡線都會呈現(xiàn)出低頻振蕩的特征3 年 5 月 18 日的諧振現(xiàn)象為例，圖 2-7 顯示了電流局部放大的波形，其率大約是 0.05Hz，振蕩發(fā)散和收斂過程的阻尼約為-0.033s-1和 0.035s-1的全過程中，系統(tǒng)始終處于臨界阻尼附近，在系統(tǒng)為弱負阻尼時，諧振統(tǒng)為弱正阻尼時，諧振收斂。

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本文編號：2834809