双馈风电机组次同步振荡研究

【摘要】：本文针对风电机组中次同步振荡导致机组轴系扭曲损坏进而影响电力系统安全运行的问题，提出基于相关因子和特征值相结合的方法来研究次同步振荡及其对轴系的影响，给出了一种新的抑制措施。具体研究内容和成果如下： （1）基于双馈风电机组轴系特点建立了柔性轴系模型。传统的风电机组刚性轴模型是按照火电机组建模思想建立的，并不能准确的反映风电机组轴系特点，亦不利于准确分析轴系次同步振荡。为此本文将三质量块风电机组柔性轴系模型，应用于双馈风电机组次同步振荡分析，通过仿真比较两种模型，验证了柔性模型的正确性和优越性。 （2）搭建用于风电机组次同步振荡分析的完整风电机组模型。建立双馈风力发电机、变频器和无穷大电网模型，通过每个模型的输入输出关系最终搭建起完整的风电机组模型，为分析次同步振荡打下基础。 （3）利用特征值分析法求该系统的特征值、扭振频率以及阻尼比，引入相关因子的概念，将相关因子应用到该风电机组次同步振荡的研究中，通过计算相关因子的大小来判断引发某一频率下轴系振荡的相关因素，进而指出转子侧变频器功率控制参数、叶轮转速等参数是引发次同步振荡的主要因素。 （4）通过对双馈风电机组次同步振荡的分析研究，采用附加功率控制的次同步振荡阻尼控制器来抑制次同步振荡的发生，并通过仿真实验，验证了该抑制措施的正确性。 【关键词】：次同步振荡 双馈风电机组 柔性轴系模型 特征值分析法 相关因子
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 国内外风电发展概况9-14
• 1.2.1 国外概况9-12
• 1.2.2 国内概况12-14
• 1.3 次同步振荡14-15
• 1.4 论文主要内容15-17
• 第二章 风电机组次同步振荡机理研究17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 传统次同步振荡概念和产生机理17-20
• 2.2.1 次同步振荡分类18-20
• 2.3 风力发电次同步振荡概念20-21
• 2.4 传统次同步振荡的分析方法21-24
• 2.4.1 特征值分析法21-22
• 2.4.2 频率扫描分析法22-23
• 2.4.3 复转矩系数法23
• 2.4.4 时域仿真法23-24
• 2.4.5 机组系数法24
• 2.5 次同步振荡抑制方法24-25
• 2.5.1 增加正阻尼法抑制次同步振荡24-25
• 2.5.2 阻断电气机械耦合法抑制次同步振荡25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 基于柔性轴系的双馈风电机组数学模型26-44
• 3.1 机组轴系改进模型26-30
• 3.1.1 柔性轴系模型26-29
• 3.1.2 机组轴系刚性轴模型方程29-30
• 3.2 模型仿真分析30-37
• 3.2.1 结果分析36-37
• 3.3 发电机模型37-41
• 3.3.1 变频器模型38-41
• 3.3.2 大电网模型41
• 3.4 双馈风电机组整体模型仿真验证41-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 双馈风电机组次同步振荡分析44-61
• 4.1 引言44
• 4.2 相关因子44-45
• 4.3 特征值分析法45-46
• 4.4 次同步振荡分析46-60
• 4.4.1 单机对无穷大系统模型47-51
• 4.4.2 稳态运行点初始化51-55
• 4.4.3 结果分析55-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第五章 次同步振荡抑制措施研究61-67
• 5.1 引言61
• 5.2 阻尼控制器的设计61-62
• 5.3 阻尼控制器参数整定方法62-64
• 5.4 抑制结果分析与比较64-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 主要工作67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间获得的成果73

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