双馈风机机电暂态特性建模与分析

作     者：汪雅静 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：袁小明

授予年度：2015年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：双馈型风电机组 电网标准 转子侧 网侧变换器 锁相环 机电暂态模型 

摘      要：随着风电的大规模接入,风电已经成为电力系统中除同步机以外的另一类重要电源。风电机组在电网发生故障下的暂态行为对于电力系统的安全稳定研究来说十分重要。现有风机模型将风电仅仅考虑为恒功率源或者电流源,忽视了其与同步机同样重要的地位,也不利于系统暂态稳定分析。另外,传统风机的控制设计是以强电网为假设,所以传统模型也是在强电网的背景下建立。而在弱电网情况下,并网设备功率的变化会较明显地影响风机接入点电压矢量的动态变化。尤其是在电网发生故障时,风机的某些控制结构可能引发风电与电网动态的相互作用,从而可能导致系统失去同步稳定。因此,为了研究复杂电网环境下风机表现出的暂态特性以及对电网动态稳定的影响,本论文以双馈风电机组为研究对象,建立了双馈风机的机电暂态模型。本文首先介绍了双馈风电机组的基本控制原理以及它的数学模型。然后结合转子侧、网侧变换器的控制方法提出了风电机电暂态模型的简化思想,解释了双馈风机内电势的物理意义,并以内电势为接口建立模型与电网的连接关系。然后,分析了弱电网环境下锁相环的动态响应特性,以及其动态响应对双馈风机机电暂态行为和暂态同步特性的影响,提出在风电机电暂态模型中考虑锁相环动态的重要性。最后,建立了适用于不对称故障下的双馈风机简化模型并考虑了负序控制对双馈风机机电暂态模型的影响。在MATLAB/SIMULINK中实现了模型的构建,并且对以上分析结果进行了仿真验证。