双馈风力发电机接入对电力系统功角稳定特性影响

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1、第37卷第12期华电技术Vol_37No．122015年12月HuadianTechnologyDeC．2015双馈风力发电机的接入对电力系统功角稳定特性的影响于灿平，俞巍伟，熊剑青，黄宁吉(1．国电南京自动化股份有限公司，南京210032；2．杭州华电江东热电有限公司，杭州310018)摘要：作为一种新的发电方式，双馈风力发电机的大量接入给电力系统的动态行为带来影响。随着风电装机容量的不断增大，其对电力系统安全、稳定特性的影响将逐渐显现。从减少同步发电机出力和等容量替换同步发电机2个角度，分别对双馈风力发电机组接入电网后同步发电机的功角稳定性进行理论分析和仿真验证

2、。研究结果表明双馈风电机组接入系统后在一定程度上有利于电力系统功角稳定特性。关键词：双馈感应发电机；动态行为；装机容量；功角稳定中图分类号：TM614文献标志码：A文章编号：1674—1951(2015)12—0064—05响；文献[13]基于双馈风电机组接入电网后减少0引言了电网的转动惯量的特性，利用转动惯量的灵敏度双馈风力发电机(DFIG)是当前风力发电的主分析和暂态稳定指标探讨风电接入后系统的小干扰流机型，采用双馈异步发电机，与恒速感应风电机组稳定性和暂态稳定性；文献[14]从有功和无功2不同的是，DFIG的转子通过1个背靠背的负载变频个方面分析了风电机组接入

3、系统后对常规同步发电器与电网相连，变频器容量仅为风电机组总容量的机间功角稳定的影响，指出风电机组的无功控制可20％一30％】，其转子转速可通过转子变频器进以缓解风电机组接人系统后同步发电机组在电网出行动态调节，使DFIG转子转速能在较大范围内运现不稳定事件时的负担，有利于同步发电机间的功行，比恒速风电机组提高发电量5％i33。DFIG转子角稳定。上述文献尽管取得了一定的成果，但是仅从侧换流器利用转子电流在同步旋转坐标系d轴和q仿真方面进行说明，未充分结合理论进行深入分析。轴的分量控制定子绕组的有功功率和无功功率，实本文对双馈风力发电机功角特性进行定义，推现DFIG有

4、功和无功的解耦控制。导双馈风电机组的等效外特性，在此基础上研究双目前，双馈风电机组的接人容量在电力系统总馈风电机组接入后单端送电系统的功率特性，进而发电容量中占据一定比例，对电力系统的安全、稳定对双馈风电机组接入后单端系统的暂态稳定特性进运行具有一定影响。此外，我国风电场大多位于西行理论分析。分别在减少同步发电机出力及替换同北地区，煤炭储量丰富，火力发电较为集中，“风火步发电机2种情况下，对DFIG接人后同步发电机打捆”集中外送势在必行。因此，评估双馈风电机组的功角稳定特性进行了相关理论分析，最后通过仿的接人对电力系统稳定性的影响不仅具有一定的理真对研究结果进行验证

5、。论研究价值，而且具有一定的实际意义。文献『4—6]研究了风电并网后电力系统的电压稳定性，并取1DFIG运行原理得了一定的成果；文献[7—8]对风电机组接入后系统的小干扰稳定特性进行了相关探讨，研究了风电DFIG采用绕线式异步发电机，定、转子绕组均机组并网后对系统阻尼特性的影响，并分析了相关为三相对称绕组。与普通异步发电机转子侧直接短影响因素；文献[9—15]重点研究了DFIG接入后接不同，DFIG通过与转子绕组相连的电压源换流器系统的暂态稳定特性，其中文献[9]研究发现了进行励磁，其转子转速可以通过改变交流励磁电源DFIG和同步发电机的功角摇摆曲线存在2类交点，的

6、频率进行调节，克服了传统同步发电机必须严格并将其分别定义为主动交越点和被动交越点，交越同步的要求，把发电机机械与电气之间的刚性联系点的性质决定了双馈发电机对常规同步发电机的影变为柔性联系。此外，DFIG具有广泛的稳定运行范围，在任一滑差的运行点上具有与传统同步发电机收稿日期：2015—04—08；修回日期：2015-08—27相同的功角特性方程u第l2期于灿平，等：双馈风力发电机的接入对电力系统功角稳定特性的影响·65．P。：(1_s)sin6，(1)E=-。(9)式中：P为电磁功率；E为DFIG等效内电势；Us为将式(7～9)代人式(1)得出DFIG机端电压；。为

7、DFIG等效电抗；s为转子转差P。：(1一s)E'Ussin6g：率；6为DFIG功角。DFIG在同步旋转由坐标轴下的电压方程和磁￡in’(10)链方程的相量形式如下(定、转子侧绕组参考正方一向均按照电动机惯例选取)。式中：为定、转子磁链空间矢量之间的角度差。电压方程2DFIG接入后同步发电机功角稳定性一'Us+风电机组的接入势必要替换掉部分常规机组的，(2)出力，一种是以同等容量的风电机组替换掉常规同【：RrIr∞+警步发电机，另一种是将各同步发电机组减出力运行，磁链方程以满足系统对风电机组出力的需求。2．1等容量DFIG替换同步电机的功角稳定特性f一一“ⅢI