并网永磁直驱式风电系统模态分析

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1、第41卷第17期电力系统保护与控制vo1．41NO．172013年9月1日PowerSystemProtectionandControlSep．1，2013并网永磁直驱式风电系统的模态分析谭谨，王晓茹，陈哲(1．西南交通大学电气工程学院，四川成都610031；2．丹麦奥尔堡大学能源技术学院，奥尔堡DK9220)摘要：为研究永磁直驱风电系统(PMSG)并网后自身的稳定性问题，进行了并网风电系统的模态分析。建立了适用于系统小扰动稳定分析的PMSG风电系统模型，研究了并网风机无穷大系统的模式特性。采用特征值法分析了轴系模型、轴系刚性参数、运行点、并网距离对并网风电系统模式的影响。并在PSCAD／EM

2、TDC上建立了相应的非线性模型，利用Prony方法对输出功率曲线进行模式识别，验证了模态分析结论。研究从模态分析的角度说明了轴系双质块建模的重要性，以及上述参数对并网PMSG稳定性影响的相关结论，结果有助于了解并网PMSG风电系统稳定性问题的本质。关键词：风电并网；永磁直驱风电系统；模态分析；特征值；小扰动稳定Modalanalysisofagrid--connecteddirect·drivepermanentmagnetsynchronousgeneratorwindturbinesystemTANJin，WANGXiao．ru，CHENZhe(1．SchoolofElectricalEn

3、gineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China2．DepartmentofEnergyTechnology,AalborgUniversity，Aalborg9220，Denmark)Abstract：Inordertostudythestabilityofagrid-connecteddirect—drivepermanentmagnetsynchronousgenerator(PMSG)windturbinesystems，thispaperpresentsthemodalanalysisofaPMSGwindturbin

4、esystem．APMSGmodelsuitableforsmallsignalstabilityanalysisispresented．Themodalpropertiesofagrid—connectedPMSGwindturbinesystemarestudied．Thenthecomprehensiveimpactsoftheshaftmodel，shaftparameters，operationpointsandlengthsofthetransmissionlineonthemodalcharacteristicofthesystemareinvestigatedbytheeige

5、nvalueanalysismethod．Meanwhile，thecorrespondingnonlinearmodelissetupinthePSCAD／EMTDC，andtheoutputpowercurveisanalyzedbyPronymethodtovalidatethemodalanalysisresults．Theresultsshowtheimportanceofshafttwo-massmodelandtherelationshipbetweenthestabilityofPMSGsystemandthesystemparametersfromtheangleofmoda

6、lanalysis．Itofersabe~erunderstandingabouttheessenceofthestabilityofgrid—connectedPMSGwindturbinesystem．ThisworkissupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．50937002)．Keywords：windpowerintegration；direct—drivepermanentmagnetsynchronousgenerator(PMSG)windturbinesystem；modalanalysis；eigenval

7、ue；small—signalstability中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1674—3415(2013)17-0049—07研究永磁直驱同步风电机组的并网特性和对电网动0引言态的影响，如：对电网故障响应、低电压穿越特性随着风电并网容量的逐步增大，风电场成为一等方面的研究【2。J。时域仿真无法揭露内在不稳定因个不可忽视的发电单元。因此，有必要研究大规模素和规律，而模式分析提供了一