基于阻尼器双馈风力发电系统扭振抑制策略

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1、第44卷第3期电力系统保护与控制Vl01．44NO．32016年2月1日PowerSystemProtectionandControlFeb．1．2016DOI：10．7667／PSPC150675基于阻尼器的双馈风力发电系统扭振抑制策略赵祖熠，刘李勃，解大，楚皓翔(上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程系，上海200240)摘要：由风速扰动或网侧的电气扰动所引发的风机传动轴扭振现象会导致轴系机械零件疲劳过载，甚至损坏。提出一种对网侧电气小扰动引发机网扭振的抑制策略。该策略通过在转子侧逆变器功率控制环节引入阻尼器，当轴系发生扭振时，利用发电机转

2、速波动信号产生阻尼功率，再附加到逆变器有功功率参考值上，使系统额外输出有功功率来增大系统阻尼，从而抑制轴系扭振。建立系统小信号稳定模型，分析扭振抑制原理，观察引入阻尼器后，系统主导扭振模态的特征根变化；并利用Bode图分析阻尼器对轴系扭振模态的抑制效果。最后，在Matlab／Simulink上进行仿真验证。结果表明，所提出的阻尼策略可以显著增大双馈风力发电系统的阻尼，增强对风力发电系统扭振尤其是低频振荡模态的抑制。关键词：阻尼器；双馈风机；三质量块；扭振；抑制策略AnoveltorsionalvibrationdampingmethodforaDF

3、IG—basedsystemZHAOZuyi，LIULibo，XIEDa，CHUHaoxiang(SchoolofElectronicsInformationandElectricalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Torsionalvibrationspresentinthedrivetraincanproducelargestressesonthecomponentsofthewindturbine．Thosetorsionalvibrat

4、ionscanbeexcitedbyeitherturbulentwindsorgriddisturbanceswhichareconsideredinthisstudy．Adampingsystemaccomplishedbythedecoupledpowercontrolforrotorsideconverterequippedwithatorsionaldamperisdeveloped．Duringvibrations，thetorsionaldamperextractstherippleofthegeneratorspeedtoprodu

5、ceanauxiliaryactivepowerreference，whichenablesthesystemtogenerateadditionalactivepowertodampthedrivetrainvibrations．Toillustratetheefectivenessofthetorsionaldampe~eigenvalueanalysisisconductedthroughsmall—signalstabilitymodelandBodediagramoftheclosedloopsystemisplotted．Simulmi

6、onsareperformedinMatlab／Simulinktoevaluatetheproposeddampingmethod．Resultsconfirmthatthetorsionaldampercanintroduceanauxiliarydampingtothewindturbinesystemandexhibitagoodperformancetodampbothvibrationfrequenciesofthedrivetrain，particularlythelowfrequencymode．Thisworkissupposed

7、byNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51277119)．Keywords：torsionaldamper；doublyfedinductiongenerator；three—massmodel；torsionalvibrations；dampingalgorithm来自网侧的电气扰动所激发，从而引起风机轴系扭0引言振【6】。轴系扭振的频繁发生会给变速箱齿轮带来巨变速风力发电机系统具有运行方式灵活，风能大的机械压力，长期疲劳运行将严重影响变速箱的利用率高等优势，近年来在大规模风电并网中得到使用寿命

8、J，此外，扭振还会以有功功率振荡的方了广泛的应用。双馈风力发电系统由于其逆变器加式被传递到发电机出口，甚至与电网发生谐振，