双馈风机次同步振荡附加控制器优化研究文献综述

 2022-10-29 08:10

文献综述(或调研报告):

完成本毕业设计需要了解电力系统稳定的定义及一般分析方法,含双馈风机发电场次同步振荡发生机理及抑制方法,并针对通过附加阻尼控制器抑制次同步振荡方法进行深入研究,最后通过仿真验证其鲁棒性。在深刻领会任务内容及要求的基础上,查阅有关专业文献10篇,其中,中文文献7篇,外文文献3篇。现综述如下:

  1. 双馈风力发电场次同步振荡分析方法

与传统的火电机组次同步振荡分析方法类似,风电场次同步振荡分析方法主要有特征结构分析法、复转矩系数分析法、时域仿真分析法和频率扫描分析法,它们各有其优缺点和使用范围。

1)特征结构分析法又称为特征值分析法或模态分析法,是目前国内外分析风电场次同步振荡问题采用最广泛的分析方法。特征结构分析法采用Lyapunov线性化方法,在对被研究系统进行线性化所得到的模型基础上,通过求解系统状态方程系数矩阵的特征值和特征向量,可以判断系统次同步振荡和轴系扭振的稳定性,得到与阻尼特性相关的许多信息,并可通过参与因子找出与特定振荡模态强相关的状态变量,以及对次同步振荡危险的模式进行灵敏度分析。

2)时域仿真分析法可以详细模拟发电机、系统控制器,以及系统故障、开关动作等各种网络操作,已广泛用于风电场次同步振荡问题的研究。时域仿真法的优点是可以得到各变量随时间变化的曲线,可以计及各种非线性因素的作用,可以用于大扰动和小扰动下次同步振荡的研究。缺点是不能识别不同的振荡模态以及不能提供阻尼信息,无法为风电场次同步振荡的产生原因和系统失稳机理提供信息,而且若对每台风力发电机组及其变换器控制系统进行详细建模将极大地增加仿真的时间和空间复杂度,仿真时间和效率都会受到影响。

3)频率扫描分析法是一种近似的线性化方法,利用该方法可以筛选出具有潜在次同步振荡威胁的系统运行条件,同时可以确定对次同步振荡问题不起作用或作用较小的部分系统或运行条件。频率扫描分析法可以对复杂系统进行频率阻抗特性计算,对于分析含固定串补的次同步振荡问题十分有效,是一种简单、省力和最有效的方法。缺点是该方法只能作为筛选次同步振荡的工具,其结果是近似估计的,无法精确地分析含风电场次同步振荡问题的详细特性。因此一般通过频率扫描分析法快速筛选出可能存在的次同步振荡风险,再配以其它方法进行进一步校核。

目前,使用最广泛的复转矩系数分析法是基于时域仿真的测试信号,该方法同样适用于含风电场的电力系统次同步振荡分析研究。

  1. 风电场次同步振荡机理

由于风电机组在组成构造、控制策略、并网方式等方面和火电机组不同,风电机组的次同步振荡机理与火电机组类似,又略有不同,主要有风电场感应发电机效应(IGE)、轴系扭振作用(TI)和次同步控制相互作用(SSCI)。

(1)风电场感应发电机效应

含双馈风机的串补系统在次同步谐振下的稳态等效电路如图所示。

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