直驱风场次/超同步振荡特性及主动抑制措施研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:wy2720204445
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采用背靠背全功率变流器并网的永磁直驱风电机组,由于其便于维护和良好发电效率,永磁直驱风电机组集群的风电场已经成为风电主流之一。但受风电场响应特性与电网相互耦合影响,诱发了次/超同步频率振荡问题,限制了直驱风电的进一步发展,极大威胁了电力系统的安全稳定运行。针对直驱风电场次/超同步振荡特性及主动抑制措施研究,本文的主要内容和成果有:针对直驱风电场次/超同步频率振荡问题,本文首先构造了适用于次/超同步频率振荡分析的直驱风电场动态能量模型,该模型基于多母线dq坐标系电压及网络参数进行动态能量计算。然后结合次/超同步频率振荡特性,将风电场动态能量中非周期分量单独提出作为耗散能量,通过耗散能量曲线特性判断直驱风电场振荡的发展方向。最后仿真验证了风电场耗散能量模型的正确性。由于风电场风机的分布性和SVG的容量、控制模式可选性,本文分别对直驱风机支路和SVG支路建立了详细耗散能量模型,该模型计及次/超同步频率振荡过程中变流器锁相环的动态特性,推导经变流器闭环控制系统得到的变流器出口指令值,由此将各控制环节有机地引入到耗散能量函数中;然后,分析了风机位置、风机风速对振荡的影响,分析了 SVG容量对振荡的影响,并对比分析了SVG的两种控制模式对振荡的影响。最后仿真验证了影响因素分析的正确性。通过反演耗散能量函数对应的控制环节,本文提出了一种附加耗散能量消耗支路的次/超同步频率振荡主动抑制措施。首先分别对直驱风机位置和风速为主导因素的耗散能量、对SVG容量和外环控制决定的耗散能量进行反演,分别提出了直驱风机附加支路K1和K2以及SVG附加支路K3和K4的次/超同步频率振荡主动抑制措施。进一步以支路耗散能量正负得到附加支路参数边界,与变流器限幅环节和容量占用约束共同构建约束集合,建立了以直驱风电场耗散能量最小为目标的多约束附加支路参数优化模型,并通过差分进化算法寻找最优的附加支路参数组合实现振荡主动抑制。仿真结果验证了所提附加支路振荡抑制措施的有效性,且参数经优化后加快了振荡的抑制速度。
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