含双馈风电机组系统的小干扰稳定性及阻尼特性分析

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目含双馈风电机组系统的小干扰稳定性及阻尼特性分析作者姓名邹建业学科专业电力系统及其自动化指导教师殷桂梁教授2015年5月-I-中图分类号：TM614学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文含双馈风电机组系统的小干扰稳定性及阻尼特性分析硕士研究生：邹建业导师：殷桂梁教授申请学位：工学硕士学科专业：电力系统及其自动化所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学-II-ADissertationinPowerSystemAnditsAutomationSMALLSIGNALSTABILITYA

2、NDDAMPINGCHARACTERISTICSANALYSISOFPOWERSYSTEMCONNECTEDDFIGbyZouJianyeSupervisor:ProfessorYinGuiliangYanshanUniversityMay,2015-III-燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《含双馈风电机组系统的小干扰稳定性及阻尼特性分析》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将

3、完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《含双馈风电机组系统的小干扰稳定性及阻尼特性分析》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-IV-摘要摘要近年来，随着

4、电力电子技术的快速发展，变速风力发电机特别是变速恒频双馈风力发电机(DoublyFedInductionGenerator,DFIG)以更有效地利用风能，和转子侧变流器的容量仅为风电容量的20%～30%等优势，使得DFIG得到了广泛的应用。且随着风力发电容量在电力系统中所占比例的不断提高，风力发电对电力系统稳定性的影响日益显著，并且大规模风电场集中接入电网也将导致阻尼特性改变。因而本文主要针对含双馈风电机组系统的小干扰稳定性及阻尼特性展开研究，建立了DFIG风电机组的动态模型，分析了简单系统的振荡模式及其阻尼特性，并采用超级电容虚拟惯性控制改善系统的稳定性和阻尼特性。本文的主要研究内容如下：

5、(1)在全面分析课题背景和研究现状的基础上，研究DFIG风电系统的组成和工作原理，建立了双馈风电场接入电力系统的小干扰稳定性的数学模型，它包括轴系模型以及双馈感应发电机同步旋转坐标系下状态方程，建立了双馈感应风电机组变流器及其控制模型，从而得到了用于小干扰稳定性分析的双馈风电机组的动态模型。(2)本文首先建立了双馈风电机组与无穷大系统组成的简单系统，通过特征值分析法分析含DFIG风电机组的简单系统的小干扰稳定性及其阻尼特性，并计算其特征矩阵的特性值，分析系统的振荡模式及其参与因子，了解系统中产生振荡模式的原因。在Matlab/Simulink平台上搭建仿真模型，通过仿真结果表明：在DFIG风

6、电机组的简单系统中存在着振荡模式和衰减模式，其中系统的阻尼特性是随着振荡模式的阻尼比的变化而变化，阻尼比增大则阻尼特性变好。(3)根据异步电机的转矩—转差特性分析双馈风电机组的阻尼转矩，进而借鉴同步电机的电气阻尼的分析方法，研究双馈风电机组接入电力系统的阻尼特性，并通过Matlab/Simulink仿真验证双馈风电机组接入电力系统对阻尼特性的影响因素。随着系统参数K在一定范围内的增大，使CC,0<时，电磁转矩提供正的阻尼转矩和peds同步转矩，对低频振荡起到抑制作用。(4)基于风力发电机组电磁转矩影响系统阻尼的原理，分析了变速风电机组增加超级电容后，并通过DC-DC变换器接入到变流器的直流环

7、节，采用虚拟惯性控制分-V-燕山大学工学硕士学位论文析对系统阻尼特性的影响。最终通过Matlab/Simulink仿真分析验证基于超级电容的虚拟惯性控制对系统阻尼的影响。关键词：风力发电；双馈异步发电机；小干扰稳定性；阻尼特性；超级电容；虚拟惯性-VI-AbstractAbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofpowerelectronictechnolog