风电次同步振荡机理研究

• 作 者: 曹宇平
• 出 处: 华北电力大学(北京)
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 次同步振荡 换流器 次同步频率间谐波 动态无功补偿

以风电为代表的可再生能源发电技术近年来发展迅猛,可再生能源汇集地区在大量新能源机组接入后,系统的动态特性电力电子化趋势明显,伴随产生了一系列系统稳定性问题。其中,风电次同步振荡是目前亟待解决的热点问题。本文通过阐述风电并网系统的结构,包括风电机组、网络结构以及常用的动态无功补偿装置,分析比较了不同类型风力发电机的结构、换流器的控制措施、动态无功补偿装置的功能,明确了本文研究的目标模型,并进行了如下工作。首先,通过分析风电机组网侧换流器对次同步频率谐波的响应过程,得到了在扰动作用下风电机组端口处输出电压值的解析表达式。输出分量和原谐波分量会在风机出口处叠加,当二者满足一定的相位关系时,由于形成正反馈,会使得谐波长期存在并被放大,使得系统发生次同步振荡。其次,分析风电机组对谐波的响应过程,通过输出谐波的解析表达式,利用相位关系给出次同振荡形成的条件,推导了用于判断系统稳定性的判据,并利用仿真和实际数据对该判椐进行了对比验证。通过上述判据和时域仿真对换流器控制器、锁相环和电网强度等参数变化对系统次同步振荡特性的影响进行了分析。最后,分析了静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)对风电次同步振荡的影响。通过模态分析法分析了 SVG对系统振荡模态的影响,并进一步分析了 SVG输出无功功率、控制系统参数对系统稳定性的作用。利用电压-有功灵敏度,解释了 SVG参与下风电机组在振荡时脱网过程中的母线电压升高现象。通过仿真和与实测数据对理论分析进行了验证。