《基於阻抗模型分析的雙饋風電機組穩定控制方法研究》是依託哈爾濱工業大學，由張學廣擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於阻抗模型分析的雙饋風電機組穩定控制方法研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張學廣
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為提高風電機組併網運行的穩定性,本項目擬採用基於小信號穩定的阻抗模型分析方法研究雙饋風電機組的併網穩定運行控制方法。研究過程忽略機組軸系機械系統影響，從雙饋變流器的控制角度出發，研究變流器控制系統和雙饋電機電磁暫態特性與電網的互動影響,分析變流器控制系統與整個併網系統穩定的內在聯繫。研究內容包括考慮雙饋發電機磁鏈暫態和轉子側控制系統的阻抗建模，考慮網側變流器的雙饋風電機組統一阻抗模型及特性分析，多種併網條件下雙饋風電機組穩定運行分析，基於阻抗特性穩定判據的雙饋風電機組變流器控制系統設計方法。建模分析過程中將著重分析鎖相環和併網條件對系統穩定的影響，研究在不同時間尺度下各環節對系統阻抗特性的影響及系統模型簡化方法。本項目將為雙饋變流器控制系統的設計及運行提供新的思路和方法，分析方法和研究成果也對其它併網設備的併網運行分析具有一定借鑑作用，因此具有重要的科學意義和實用價值。
結題摘要
隨著風電單機裝機容量的不斷增大及風電在電力系統容量所占比例的不斷提高，風電機組不同併網條件下的不穩定運行以及和其他併網設備的互動作用等問題逐漸顯現，主要體現在各種寬頻振盪的頻繁發生，嚴重影響系統及風電機組的安全穩定運行。雙饋型風電發電機是目前採用最廣泛的機組類型，其既具有類似於傳統同步發電機併網特性，又具有電力電子併網變換器的運行特點。本項目採用阻抗模型分析的方法來研究雙饋風電機組的併網穩定問題。本項目研究過程中，分別在同步旋轉坐標系下和靜止坐標系下建立了雙饋風電機組的統一阻抗模型。模型中包含了雙饋發電機內部電磁暫態以及轉子電流環、鎖相環、功率環等控制環節，同時包括了網側變流器中電流環、鎖相環和直流電壓環等環節。在所建立模型基礎上，採用廣義奈奎斯特判據，重點分析了弱電網及串補情況下雙饋風電機組與系統互動作用的穩定性，分析了控制系統各環節動態特性對系統穩定性的影響。針對雙饋發電機弱電網運行情況，提出了考慮鎖相環影響的虛擬感抗控制方法和電壓擾動前饋方法，提高了系統穩定性。針對雙饋風電機組串運行場景，採用靜止坐標系下阻抗模型和RLC等效分析相結合的方法，分析了虛擬電阻和虛擬電感對次同步振盪阻尼的影響，提出了機網協調控制和基於無功協調控制的次同步振盪抑制策略，提高了機組次同步振盪頻段的阻尼。針對三相併網變流器弱電網運行場景，提出了基於併網點電壓前饋的控制方法，減小了鎖相環和直流電壓環與電網阻抗的耦和。針對傳統矢量控制帶來的頻率耦合現象，根據阻抗模型提出了基於對稱控制的頻率耦合抑制方法，提高了併網變流器的穩定性。本項目已按照預期計畫完成了研究目標，基於阻抗模型提出的相關控制方法有效的提高了雙饋風電機組併網運行的穩定性。相關研究內容已通過仿真或實驗驗證，發表在國內外權威期刊上。相關研究成果不僅適用於雙饋風電機組併網穩定分析，也對其它併網設備的併網運行分析具有一定借鑑作用。
