大規(guī)模雙饋型風電并網(wǎng)穩(wěn)定性仿真研究.pdf

1、受化石能源日趨枯竭和全球環(huán)境日益惡化的驅(qū)動，風力發(fā)電作為最有發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?，在世界范圍?nèi)得到了快速地發(fā)展。然而統(tǒng)計顯示，我國很多風電場在建起來后無法實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，“并網(wǎng)難”問題已成為風電發(fā)展的一個瓶頸，對風電場和電網(wǎng)雙邊對并網(wǎng)穩(wěn)定性的影響進行更加深入地研究在這個時候變得頗有意義。
　　本文以目前采用最為廣泛的雙饋風電機組為研究對象，對變速恒頻原理，風力機、軸系傳動機構(gòu)、雙饋電機和變流器等模塊的數(shù)學模型進行了詳細地分析，并深入

2、地研究了變槳距、最大功率跟蹤和矢量定向等控制技術(shù)。
　　針對風電建模與仿真，對目前常用的幾種電力系統(tǒng)仿真工具進行了比較，并在Matlab/Simulink和DIgSILENT中分別搭建了含有雙饋風電場的電力系統(tǒng)模型。Matlab/Simulink中采用的電網(wǎng)模型比較簡單，主要用來對風電機組自身的運行特性進行研究，仿真分析了雙饋風電機組最大功率跟蹤運行特性及組合風速模型：DIgSILENT中采用了IEEE9節(jié)點電力系統(tǒng)模型，風電場與

3、電網(wǎng)之間使用了較長的輸電線路，風電容量占電力系統(tǒng)全部容量的比例達13.6％，能較好地模擬我國風電大規(guī)模遠距離的特點，仿真分析了風速擾動對含有雙饋風電場電力系統(tǒng)運行的影響。
　　提出一種基于無功功率判定的Crowbar保護電路退出控制策略。低電壓穿越能力是風電并網(wǎng)要求中的核心內(nèi)容，目前主要通過增加Crowbar保護電路來實現(xiàn)風電機組在電網(wǎng)發(fā)生大擾動情況下的低電壓穿越。Crowbar電路的投切時間對風電機組的低電壓穿越能力影響很大，然

4、而目前還沒有較好的Crowbar電路退出控制策略，本文系統(tǒng)地仿真了各種短路故障條件下，雙饋風電機組電壓和電流、有功和無功功率、轉(zhuǎn)速等重要參量的動態(tài)響應情況，并對機組的無功功率特性進行了深入地數(shù)學分析，通過對機組輸出的無功功率進行實時測量與判定，控制Crowbar電路在故障清除后立刻退出，改善了雙饋風電機組的低電壓穿越能力。
　　通過對網(wǎng)側(cè)變流器控制策略進行改進，使其在電網(wǎng)發(fā)生故障時運行于STATCOM模式，并額外增加動態(tài)無功補償裝

5、置，改善了故障清除后電網(wǎng)電壓的恢復情況；通過增加直流側(cè)耗能電路，有效快速地降低了電網(wǎng)發(fā)生故障時變流器直流母線過電壓；通過對轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制策略進行改進，附加一個轉(zhuǎn)速穩(wěn)定環(huán)節(jié)，使機組轉(zhuǎn)速在故障清除后快速地恢復到穩(wěn)態(tài)值。
　　仿真分析了Crowbar電阻不同取值對雙饋風電機組運行特性的影響，指出Crowbar電路耗能電阻取值范圍的常規(guī)整定方法沒有考慮到耗能電阻與電機轉(zhuǎn)速之間的相互影響，并對Crowbar電阻的整定方法進行了改進。