基于区域极点配置的风电系统低频振荡抑制及阻尼控制器参数优化

摘要

双馈感应发电机(Doubly-fed Induction Generator,DFIG)并网将引入新的低频振荡模式,并影响电网区间模式阻尼,对电力系统低频振荡的研究提出新的挑战。因此,研究DFIG影响电网低频振荡的作用机理,设计附加阻尼控制器以阻尼低频振荡模式十分必要。本文的主要研究内容如下:
　　(1)考虑DFIG与同步机间动态相互作用,建立风电系统传递函数框图。基于DFIG详细动态模型,提取DFIG引入的低频振荡模式。
　　(2)提出DFIG附加转矩解析表达,基于其在DFIG引入低频振荡模式下响应,研究DFIG影响电力系统低频振荡的原因。
　　(3)提出在DFIG转子侧变流器有功控制环安装双输入阻尼控制器,抑制DFIG引入模式和电网区间模式。基于所提DFIG附加转矩解析表达,采用相位补偿法设计本地控制通道参数;采用粒子群算法协调优化广域控制通道参数。
　　(4)米用基于线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)的区域极点配置法,设计输出反馈控制器,将所有弱阻尼低频振荡模式配置在稳定区域。计算弱阻尼低频模式的参与因子,找出与其强相关的发电机组,在相应机组安装附加阻尼控制器,同时抑制所有弱阻尼低频模式引起的振荡。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 含DFIG风电系统低频振荡研究现状

1．3 DFIG附加阻尼控制器研究现状

1．4 风电系统区域极点配置研究现状

1．5 本文主要工作

第二章 风电系统建模

2．1 双馈感应发电机建模

2．1．1 风力机建模

2．1．2 传动系统建模

2．1．3 感应电机

2．1．4 变流器控制模型

2．2 双馈感应发电机线性化模型

2．3 同步发电机建模及其线性化模型

2．3．1 同步发电机数学模型

2．3．2 同步发电机线性化模型

2．4 风电系统传递函数框图

第三章 DFIG附加转矩对低频振荡模式的作用机理

3．1 DFIG引入低频振荡模式

3．2 DFIG附加转矩解析表达

3．3 DFIG附加转矩对区间模式作用机理

3．4 算例分析

3．4．1 DFIG引入模式

3．4．2 附加转矩解析表达正确性检验

3．5 本章小结

第四章 双输入DFIG-PSS参数设计

4．1 电力系统稳定器设计方法

4．1．1 电力系统稳定器抑制振荡的原理

4．1．2 PSS参数设计方法

4．2 单输入DFIG-PSS参数设计

4．3 双输入DFIG-PSS参数设计

4．4 算例分析

4．5 本章小结

第五章 基于区域极点配置的风电系统弱阻尼低频振荡模式抑制

5．1 状态反馈和输出反馈

5．2 区域极点配置

5．3 用于控制器设计的降阶模型

5．4 算例分析

5．4．1 弱阻尼模式区域极点配置的必要性

5．4．2 弱阻尼模式的区域极点配置

5．4．3 弱阻尼模式区域极点配置的时域仿真

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况