雙饋型風(fēng)電機(jī)組機(jī)電時(shí)間尺度特性分析及對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)電動(dòng)態(tài)影響研究.pdf

1、隨著風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)中的滲透率逐年提高，特別在我國(guó)東北、西北地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)逐步成為電力系統(tǒng)的主力電源之一。研究其對(duì)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定影響具有重要的理論價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性是決定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的核心因素，而控制器是決定設(shè)備動(dòng)態(tài)特性的核心因素。典型風(fēng)力發(fā)電機(jī)由三個(gè)時(shí)間尺度控制器所控制，不同時(shí)間尺度擾動(dòng)作用下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)特性由不同尺度控制器所決定。多時(shí)間尺度成為系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題的新特征。因此，研究的關(guān)鍵在于深入認(rèn)識(shí)風(fēng)力

2、發(fā)電機(jī)。本文改變了過(guò)去基于數(shù)學(xué)化和結(jié)構(gòu)化的建模方式，提出了基于內(nèi)電勢(shì)幅值/相位狀態(tài)與功率輸入、輸出關(guān)系的運(yùn)動(dòng)方程建模方法?；谠撨\(yùn)動(dòng)方程，著重研究了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)電時(shí)間尺度特性及其對(duì)電力系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的影響。具體內(nèi)容分為以下幾個(gè)方面：
　?。?）介紹了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)多時(shí)間尺度序貫控制以及雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)多時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)響應(yīng)的特點(diǎn)，說(shuō)明了各時(shí)間尺度與所對(duì)應(yīng)控制器之間的關(guān)系；討論了電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)多時(shí)

3、間尺度動(dòng)態(tài)特性之間的關(guān)系；闡述了大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，電力系統(tǒng)多時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題的內(nèi)涵與挑戰(zhàn)。
　?。?）提出了運(yùn)動(dòng)方程的概念，建立了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)電時(shí)間尺度的運(yùn)動(dòng)方程?？紤]了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)不同工作區(qū)控制，忽略直流電壓時(shí)間尺度、交流電流時(shí)間尺度的動(dòng)態(tài)，建立了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)電時(shí)間尺度的線性化模型。在此基礎(chǔ)上，建立得到了交流端電壓控制模式和無(wú)功功率控制模式下的運(yùn)動(dòng)方程。通過(guò)功率與狀態(tài)之間的關(guān)系，闡述了運(yùn)動(dòng)方程的物理意義。通過(guò)

4、與詳細(xì)電磁暫態(tài)模型的時(shí)域仿真對(duì)比，驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)方程反映雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)電時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)的有效性和準(zhǔn)確性。
　　（3）研究了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)慣量的基本特性，通過(guò)相位運(yùn)動(dòng)方程，得到了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)慣量的解析表達(dá)式，研究了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)在不同鎖相環(huán)參數(shù)、不同工作區(qū)的慣量特性，提出了改變鎖相環(huán)參數(shù)增加系統(tǒng)慣量的方法。提出了含風(fēng)力發(fā)電的拓展系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)分析方法。通過(guò)與詳細(xì)電磁暫態(tài)模型的時(shí)域仿真對(duì)比，發(fā)現(xiàn)所提方法能夠很好預(yù)測(cè)和評(píng)估不同雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)

5、慣量對(duì)系統(tǒng)頻率動(dòng)態(tài)的影響。總結(jié)了不同慣量特性對(duì)頻率動(dòng)態(tài)過(guò)程的影響規(guī)律。
　　（4）研究了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)相位和幅值響應(yīng)同步發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)變化的特性，及其對(duì)同步發(fā)電機(jī)阻尼影響的物理過(guò)程與路徑。提出了以風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)不變作為評(píng)判對(duì)同步發(fā)電機(jī)阻尼影響的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)無(wú)功功率控制模式下與恒功率源的異同點(diǎn)，總結(jié)了無(wú)功功率控制對(duì)同步發(fā)電機(jī)阻尼影響的主要因素。在此基礎(chǔ)上，研究和歸納了交流端電壓控制對(duì)同步發(fā)電機(jī)阻尼的主要影響路徑。