改善互联系统功角暂态稳定的风电机组变惯性控制技术

摘要

在高风电渗透率的互联区域电网中，具备可控虚拟惯量的变速风电机组在为系统提供惯性支持、改善系统频率稳定性的同时，虚拟惯性时间常数也将成为维持系统动态稳定的可控参数。含虚拟惯量的风电接入系统后若仅关注频率特性，并不能确保风电机组的安全引入，全面分析虚拟惯量对系统暂态稳定特性的影响，将成为评估风电对系统的惯性支持是否具备可靠性的关键。本文主要研究含可控惯量风电系统对区域互联电网功角暂态稳定性的影响，主要研究成果如下： （1）建立双馈感应风电机组的数学模型，深入研究 DFIG 工作原理和虚拟惯性控制方案。使用 DIgSILENT/PowerFactory 软件搭建了含有虚拟惯性控制的双馈感应风电机组系统模型，为本文后续工作的开展奠定基础。 （2）推导两机互联电力系统的线性化状态方程，探究风电机组的虚拟惯量作为系统运行可控参数对功角首摆稳定的影响机理。在此基础上，针对互联系统两侧区域电网，分别提出基于惯性调节的系统功角暂态稳定控制策略，通过协调两侧子区域惯量，达到提高系统暂态稳定水平的目的。 （3）基于暂态能量函数法对高风电渗透率下的多机系统模型进行数学推导，分析双馈变速风电机组的虚拟惯量作为可控参数对互联系统功角暂态稳定水平的影响，通过小干扰稳定方法，推导虚拟惯性时间常数对系统振荡特性的影响机理。结合系统功角稳定性及阻尼特性，提出一种新的双馈变速风电机组综合虚拟惯性控制策略。 （4）建立高风电渗透下的区域互联电网仿真模型，针对风电惯性可控后的互联系统进行动态仿真，验证本文所提控制策略的有效性。仿真结果表明所提控制策略能够为区域电网提供惯性支持，在综合考虑系统功角、阻尼、频率特性的基础上，所提控制策略能够协调解决多重控制目标间的矛盾，从而实现变速风电机组综合虚拟惯性控制目标，使虚拟惯性控制具备更加可靠、全面的支持能力。

目录

第一个书签之前

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 风电高渗透电力系统的暂态稳定性分析

1.2.2 风电场虚拟惯量对系统暂态稳定性的影响

1.3 论文的主要内容

第2章 双馈风电机组模型及控制系统

2.1 风电机组类型及其特点

2.2 双馈风电机组的模型及控制系统

2.2.1 风力机模型

2.2.2 最大功率跟踪控制

2.2.3 变流器模型

2.2.4 双馈风电机组整体控制模型

2.3 双馈风电机组虚拟惯性控制

2.4 本章小结

第3章 含虚拟惯量的两机系统功角首摆稳定分析

3.1 两机系统数学模型建立

3.2 两机系统功角暂态稳定机理分析

3.3 改善功角稳定的风电机组虚拟惯性控制策略

3.4 仿真分析

3.5 本章小结

第4章 风电并网互联系统的暂态稳定分析

4.1 风电场并网等值互联系统模型

4.2 含虚拟惯量的互联系统暂态稳定机理

4.2.1 虚拟惯量对互联系统功角首摆的影响

4.2.2 虚拟惯量对互联系统阻尼特性的影响

4.3 DFIG虚拟惯性综合控制策略

4.4 仿真分析

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢