變速恒頻風電機組慣性控制對電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響研究.pdf

1、隨著風電產業(yè)的迅猛發(fā)展，風電技術取得了長足的進步，直驅永磁風電機組(Direct-drive Permanent Magnet Synchronous Generator，D-PMSG)以其結構簡單、可靠性高等優(yōu)點成為未來風電發(fā)展的重要方向。大規(guī)模風電接入將會給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行帶來嚴峻挑戰(zhàn)，其中，電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性會因風電集中式開發(fā)和遠距離輸送的特點而面臨更大的威脅。并且，由于D-PMSG的解耦控制，使得D-PMSG對外表現出“無

2、慣性”，在接入時會在一定程度上減小整個系統(tǒng)的慣性。解決該問題的常用方法是D-PMSG加入慣性控制，然而慣性控制的加入又會改變D-PMSG和接入系統(tǒng)的耦合關系，對系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性產生一定影響，故而在選擇慣性控制策略和參數的時候應考慮系統(tǒng)小干擾方面的限制。因此，針對D-PMSG慣性控制對電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影響，本文進行了如下研究:
　　首先，介紹了D-PMSG在不同工況下的數學模型。D-PMSG的數學模型主要包括風力機、軸系、永

3、磁同步發(fā)電機、背靠背變流器等基本組成部分和最大功率跟蹤控制、變節(jié)距角控制、變流器機側整流控制和網側逆變控制等基本控制部分。
　　其次，研究了基于特征值分析法的不同運行工況下D-PMSG簡化模型。該簡化模型保留了D-PMSG的主導狀態(tài)變量，主要是適用于風電接入系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性分析。比較分析了D-PMSG詳細模型和簡化模型的特征值計算結果和主導狀態(tài)變量仿真曲線。分析結果表明，特征值的計算結果和主導狀態(tài)變量的仿真曲線在模型簡化前后的仿

4、真結果具有較好的一致性，從而證明了該簡化模型是合理的。
　　最后，仿真分析了D-PMSG慣性控制對系統(tǒng)小于擾穩(wěn)定性的影響。分析了下垂控制和虛擬慣量控制等兩種慣性控制策略的運行原理，在PSCAD/EMTDC上建立了含D-PMSG的四機兩區(qū)仿真系統(tǒng)。在接入風電不改變系統(tǒng)初始潮流的前提下，仿真分析了下垂控制和虛擬慣量控制的加入對D-PMSG自身小干擾穩(wěn)定的影響特性，研究總結了加入慣性控制后D-PMSG有功出力，接入位置和控制參數對系統(tǒng)小