双馈感应风机经串补并网次同步控制相互作用研究

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3、分类号：621.3密级：公开硕士学位论文双馈感应风机经串补并网次同步控制相互作用研究硕士研究生：钟超导师：栗然教授申请学位：工学硕士学科：电气工程专业：电力系统及其自动化所在学院：电气与电子工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：华北电力大学ClassifiedIndex:TM76U.D.C:621.3ThesisfortheMasterDegreeResearchonSSCICausedbyGrid-IntegrationofDoublyFedWindPowerGenerationviaSeriesCompensatedLinesCandidate：ChaoZhongS

4、upervisor：Prof.RanLiSchoolofElectricalandSchool：ElectronicEngineeringDateofDefence：March,2015NorthChinaElectricPowerDegree-Conferring-Institution：University华北电力大学硕士学位论文摘要双馈感应发电机（DoublyFedInductionGenerator，DFIG）由于其能变速恒频运行、控制灵活及发电效率高的特点在风电场得到日益广泛的应用。随着风电场装机容量日益增加和风电场远离负荷中心的特点，大规模风电外送多采用含有串联补偿

5、电容的高压输电线路。双馈感应风力发电机组通过串联补偿线路（简称串补线路）外送功率时，可能发生由次同步控制相互作用(sub-synchronouscontrolinteraction，SSCI)引发的次同步振荡，导致大量机组跳机。本研究用特征值分析法和传递函数法分析双馈风电场经串补线路外送风电时引起的SSCI问题。首先，建立适用于SSCI分析的双馈风力发电系统模型，包括轴系、双馈感应发电机、输电线路及双馈发电机控制系统的数学模型，其中发电机和线路的数学模型考虑了元件的电磁暂态过程，并简单介绍了双馈风力发电系统的最大风功率跟踪和DFIG背靠背变频器的控制原理。然后，采用特征值法，对

6、系统状态方程的线性化，得到系统的系数矩阵，计算系数矩阵的特征值和特征向量，得到系统不同振荡模态的频率、阻尼比及相关因子等参数。研究表明，转子侧变频器控制器和发电机及线路的状态变量主导了SSCI的振荡模态。转子侧变频器内环控制比例系数和积分系数、线路电容的增大会减小系统的阻尼，加剧SSCI的发生；线路电阻的增大则能够增加系统阻尼，从而抑制SSCI；转子侧变频器外环控制参数则对SSCI的影响不大。最后，结合发电机方程和线路方程推导了定、转子次同步电流的关系，根据转子侧控制器控制框图，建立了次同步扰动电流经转子侧变频器控制后作用于发电机及线路固有支路的传递函数模型。重点分析DFIG转

7、子侧变频器控制器的内环比例系数和线路串补度等因素，并考虑风速对SSCI的影响，在Matlab/Simulink仿真平台上搭建传递函数模型和双馈风机经串补线路并网系统的仿真模型，进行时域仿真和传递函数极点分析。研究表明，转子侧变频器电流内环比例积分调节器比例系数越大、串补度越大，SSCI引起的次同步振荡越严重，与特征值法分析得出的结论一致；风速越小，SSCI引起的次同步振荡也越严重。建立的传递函数模型能准确反映SSCI现象，为后续的双馈感应风电机组SSCI抑制措施的研究提供参考。关键词：双馈风