风电接入对电网小干扰稳定性的影响及控制方法研究

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1、硕士学位论文风电接入对电网小干扰稳定性的影响及控制方法研究SMALLSIGNALSTABILITYINFLUENCEANDCONTROLMETHODSTUDYOFWINDFARMINTEGRATIONINTOPOWERGRID张远实哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM712学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文风电接入对电网小干扰稳定性的影响及控制方法研究硕士研究生：张远实导师：李卫星副教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予

2、学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM712U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSMALLSIGNALSTABILITYINFLUENCEANDCONTROLMETHODSTUDYOFWINDFARMINTEGRATIONINTOPOWERGRIDCandidate：ZhangYuanshiSupervisor：AssociateProf.LiWeixingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngin

3、eeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要双馈感应风力发电机（DFIG）在风电领域中被广泛应用。它能最大化的利用风能，并且实现有功无功的解耦控制，并且能为电网故障后的恢复提供一定的无功支撑。但是

4、由于电力电力设备的大量应用，当电网受到扰动时，DFIG所表现的行为与常规机组会有很大不同。本文研究风电接入对电网小干扰稳定性的影响及其控制方法。首先，对双馈感应发电机组进行数学建模，分别建立了风力机机械模型（其中包括风速模型、气动模型、桨距角模型以及轴系模型）、背靠背式PWM变换器模型以及转子电流保护电路的模型。推导了由双馈电机的五阶动态模型简化得来的适合小干扰稳定分析的简化模型，转子侧变换器以及网侧变换器的数学模型。将上述模型综合起来得到用于DFIG仿真建模以及小干扰稳定分析的微分方程组。然后，搭建风电接入IEEE新英格兰

5、标准系统的仿真系统，并用模态分析的方法研究风电接入对小干扰稳定性的影响。为了改善风电接入前系统在小干扰下不稳定的情况，用双馈发电机替代同步机发电机的出力。仿真表明替代后原在小干扰下不稳定的系统变得稳定；建立两种案例，一种通过增加负荷来平衡风电场的有功出力，一种则是通过减小同步发电机出力来平衡，通过观察模态分析的结果来比较两种案例小干扰稳定性的好坏。仿真结果表明在同样的风电渗透率下，减小同步发电机出力的方法其小干扰稳定性更好。最后，为提高风电接入后系统的小干扰稳定性，设计了附加惯量控制器来提高风电接入后系统的惯量。控制器以风电

6、场并网点的实测频率为输入信号，以桨距角的修正量为输出信号。利用频率和功率的静态特性关系将频率偏差信号转化为功率偏差特性，使其更易于控制。并且利用频率和功率的动态特性关系整定控制器的参数。算例分析的结果验证了附加惯量控制器的有效性。关键词：风电场；双馈电机；模态分析法；小干扰稳定性；附加惯量控制器-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractBycomparisonwithconstantspeedconstantfrequencywindpowergeneratorandgeneralasynchronouswindg

7、enerator,doublefedinductionwindgeneratorhasitsuniqueperformanceadvantages.Itcanmaximizetheutilizationofwindenergy,andrealizethedecouplingcontrolofactiveandreactivepower.Itiswidelyacceptedinthewindpowerindustry.However,withtheapplicationofpowerandpowerequipment,thes

8、tabilityofthepowergridwillbegreatlyinfluencedthenintegrationgintothepowersystem..Inthispaper,smallsignalstabilityandthecontrolmethodsofwindfarmin