變速風電機組的虛擬慣性與系統(tǒng)阻尼控制研究.pdf

1、大規(guī)模風電場集中接入電網(wǎng)將導致系統(tǒng)慣性和阻尼特性改變，因而高風電滲透率電網(wǎng)的穩(wěn)定性問題遠比傳統(tǒng)電網(wǎng)嚴峻。本文首先建立了變速風電機組的動態(tài)模型，進而分析高滲透率風電對系統(tǒng)慣性和阻尼的影響。然后在變速風電機組變流器最大功率跟蹤控制的基礎上，研究基于功率跟蹤優(yōu)化的虛擬慣性控制，以及基于有功調(diào)制和無功調(diào)制的對系統(tǒng)功率振蕩的阻尼控制。最后提出變速風電機組的虛擬慣性與阻尼控制相結合的綜合控制策略，不僅使其對電網(wǎng)頻率具備動態(tài)支持能力，并能夠有效抑制系

2、統(tǒng)低頻振蕩，有效解決高風電滲透率的區(qū)域電網(wǎng)在有功擾動后將面臨的頻率穩(wěn)定和功角穩(wěn)定問題。本文的主要研究成果如下:
　　(1)建立了變速風電機組的動態(tài)模型，包括:雙饋異步發(fā)電機模型、永磁同步發(fā)電機模型、變速風電機組變流器及其控制系統(tǒng)模型、風力機及槳距角控制系統(tǒng)模型，用于研究大規(guī)模風電場接入電網(wǎng)后對系統(tǒng)慣性和阻尼特性的影響。
　　(2)分析了變速風電機組并網(wǎng)后表現(xiàn)出的慣性與同步發(fā)電機慣性以及與自身機械慣性的區(qū)別，擴展了含風電場的系

3、統(tǒng)慣性定義。通過改進最大功率跟蹤控制，提出了變速風電機組基于功率跟蹤優(yōu)化的虛擬慣性控制策略，在確保風電機組慣性控制過程安全運行的同時，使風電機組具有可控的慣性響應，能夠對系統(tǒng)頻率提供有效的動態(tài)支持。
　　(3)分析了變速風電機組并網(wǎng)后對系統(tǒng)阻尼特性的影響，基于簡單系統(tǒng)的小擾動穩(wěn)定分析，理論分析了通過風電機組的有功調(diào)制和無功調(diào)制增強系統(tǒng)阻尼的原理，提出風電機組有功、無功附加阻尼控制策略。并進一步分析了有功阻尼控制和無功阻尼控制對風電

4、機組的故障穿越能力的影響，使風電機組在系統(tǒng)出現(xiàn)大擾動后，不僅能夠不脫網(wǎng)運行，并且具有改善系統(tǒng)的阻尼特性的能力。
　　(4)分析了虛擬慣性控制和有功阻尼控制對風電機組電磁功率的調(diào)節(jié)特性，實現(xiàn)了兩種控制的有機結合，最終提出了具備慣性和阻尼功能的有功調(diào)制方法。在虛擬慣性和有功阻尼控制的基礎上，利用風電機組變流器無功裕量，通過附加無功阻尼控制，進一步提高了變速風電機組阻尼系統(tǒng)功率振蕩的能力，并綜合考慮了虛擬慣性控制、有功阻尼控制、無功阻尼