并网双馈风机对电力系统小干扰稳定影响的研究

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1、分类号学号M201271223学校代码10487密级硕士学位论文并网双馈风机对电力系统小干扰稳定影响的研究学位申请人：谢媛媛学科专业：电气工程指导教师：袁小明教授答辩日期：2015年5月19日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringEffectofGrid-IntegratedDFIG-basedWindTurbinesonSmall-SignalStabilityofPowerSystemCandidate:

2、YuanyuanXieMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.XiaomingYuanHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位

3、论文笔者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文笔者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文笔者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要化石能源大量利用带来的环境污染和能源短缺问题日益严重，可再生能源的开发

4、利用日益受到人们的关注。我国风能资源丰富，但主要集中在“三北”及沿海地区，风电场安装区域的本地负荷较轻，距离东部负荷中心较远，需经远距离长线路向中东部地区输送功率，因此风电并网后电力系统的小干扰稳定问题更加突出。双馈风机由于较高的能量转换效率、灵活的控制等优点已成为风电场的主流机型，随着风电渗透率的不断提高，并网双馈风机对电力系统小干扰稳定的影响也需要进一步的研究。本文的主要贡献点如下：（1）分析了不同工作条件下双馈风机对电网小干扰稳定性的影响。风电渗透率的提高，风电场安装在电网的不同位置以及风电输出功率增加时常规电源采取何种退出方式均会对系统的阻

5、尼产生影响，本文通过对含并网双馈风机的四机两区域系统进行仿真分析，发现双馈风机主要通过改变同步发电机的工作点来影响电网的阻尼。（2）分析了双馈风机锁相环参数改变对系统小干扰稳定的影响。锁相环用于实现双馈风机与电网的同步，当锁相环参数减小时，锁相环输出的相位与实际的电网电压相位之间存在误差，从而导致双馈风机输出功率发生变化。本文从双馈风机内电势角度出发，通过分析不同锁相环控制参数下双馈风机内电势与电网电压间的相位关系，给出了锁相环参数改变影响系统阻尼的物理机理，并通过时域仿真和频域仿真进行了验证。（3）分析了双馈风机电压控制对系统小干扰稳定产生影响的

6、机理。为了维持电网电压稳定，风电场需设有一定的电压控制以保证系统的电压水平，双馈风机电压控制对邻近同步发电机的影响是本文的研究重点。本文在基于内电势的双馈风机简化模型的基础上，推导了双馈风机电压控制对同步发电机影响的原理框图，分析出双馈风机电压控制主要通过同步发电机励磁系统对系统阻尼产生影响。双馈风机接入电网后导致的系统拓扑变化以及风机内部电压控制均会对同步发电机的阻尼产生影响，而且两者的影响是相反的。电压控制参数和控制方式是影响双馈风机向电网提供阻尼能力的关键因素。本文所得结论不仅适用于双馈风机电压控制影响系统小干扰稳定性的情况，对其他带有电压控

7、制的电力电子设备也同样具有适用性。I华中科技大学硕士学位论文关键词：双馈风机小干扰稳定性阻尼锁相环电压控制II华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTTheenvironmentalpollutionandenergyshortagecausedbyfossilenergyusageareincreasinglyserious.Thewindpowergeneration,asakindofrenewableenergywithmaturetechnology,playsanimportantroleinreducingenvironmentalp

8、ollutionandadjustingenergystructure.Windenergyresourcesareric