弱电网下双馈风力发电系统电流时间尺度小干扰稳定性分析

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1、分类号学号M201171189学校代码密级硕士学位论文弱电网下双馈风力发电系统电流时间尺度小干扰稳定性分析学位申请人：戚翰德学科专业：电气工程指导教师：袁小明教授答辩日期：2014年1月8日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringSmalldisturbancestabilityanalysisofDFIGbasedwindturbinegeneratorsystemoncurre

2、ntlooptime-scaleinweakgridcircumstanceCandidate:QiHandeMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.YuanXiaomingHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表

3、或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论

4、文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要风能资源与用电负荷多呈逆向分布的现状使我国的风电开发采取集中开发大规模远距离输送的模式。该模式下，长距离输电线路的存在使风电场处于弱电网环境。相比传统同步电机，风力发电机引入了含有电力电子装备的电网接口。作为主流风机之一，双馈风力发电机以及其控制系统是一个非线性的高阶复杂系统；弱电网背景下大量电力电子设备的引入进一步增加了系统的复杂度，该背景下多机电磁同步稳定问题的研究对于提高我国大规模风力并网发电稳定性具有十分重大的意义。鉴于单机电磁干扰响

5、应特性及稳定性的研究是多机电磁同步稳定性研究的关键因素，本文从电流环时间尺度围绕单台双馈发电机小干扰稳定性展开研究，本文的工作是研究弱电网下双馈机群在电流时间尺度复杂特性的基础性探索。简单介绍了双馈发电机各部分的特性，建立了双馈发电机数学模型，进而确定了双馈发电机系统的整体控制需求及控制思路。详细分析了网侧变换器与机侧变换器中各物理量之间的关系，介绍了当前双馈发电机的基本控制策略。鉴于LCL滤波器对网侧电流控制影响很大，详细分析了LCL工作原理及其参数设计方法；在其基础上以某实际双馈发电机为例，通过绘制Z平面零极点对网侧电流环

6、稳定性进行研究。研究发现绘制Z平面零极点对于复杂高阶非线性系统难以分析。针对这一问题，尝试采用基于李雅普诺夫第一法的小干扰稳定性分析法（模态分析法）研究了双馈发电机机侧变换器和网侧的电流控制的相互作用，得出了双馈发电机机侧变换器和网侧变换器的电流控制在特定条件下存在相互影响的初步结论。关键词：弱电网大规模风机集中并网双馈风力发电系统多机电磁同步稳定单机电流时间尺度小干扰稳定性I万方数据华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTThereversedistributionofWindenergyresources，compared

7、withloadlocation，makesitnecessarytoplacewindenergygenerationofChinainahighlycentralizedandlarge-scalelong-distancetransmissionmode.Theexistenceoflongdistancetransmissionlinemakesthewindfarmsinaweakpowergridenvironment.Differentfromtraditionalsynchronousgenerator,equ

8、ipmentcontainingpowerelectronicasgridinterfaceareintroducedinwindturbinegenerators.ThemodelandcontrolsystemofDFIGcanberegardedasahighorder