華北電力大學畢天姝等：直驅風機變流控制系統對次同步頻率分量的響應機理研究

2017-06-27 06:26:11 大云網　點擊量：評論 (0)

【熱點專題論文】華北電力大學畢天姝等：直驅風機變流控制系統對次同步頻率分量的響應機理研究

研究背景

2015年7月，國內某新能源匯集地區永磁直驅風電場發生次同步振蕩，多個次/超同步
頻率分量在風電匯集線上被監測到并遠距離傳播，導致直流送端附近三臺660MW機組
因軸系扭振保護動作跳機。直驅風機風電場發生次同步振蕩時，多頻率分量的產生原
因有待解釋。

解決的問題

現有關于風電次同步振蕩的研究，能夠解釋變流控制系統參數變化導致單一次同步頻率
分量產生的原因，但是無法解釋多個頻率分量存在原因及各頻率分量的相對幅值關系。
本文分析了變流控制系統對次同步頻率分量的響應特性，即當一個次同步頻率分量依次
通過變流控制系統的鎖相環及dq軸控制等環節后，各環節輸出中所含有的頻率分量及各
頻率分量的相對幅值關系，進而對實際系統中多個頻率分量的產生機理給出一種合理的
解釋。

重點內容及創新點

1）從永磁直驅風機變流控制系統的傳遞函數出發，在概述各環節穩態傳遞函數的基礎
上，依次推導鎖相環及d/q軸控制等各環節饋入一個次同步頻率分量時輸出信號的解析
表達式。

2）基于求得的解析表達式，詳細討論信號經各環節的頻率變化關系，并對比分析多個
輸出次/超同步頻率信號的相對幅值關系。

結論

當網側變流器交流電壓以及母線電流中疊加了頻率為ωs的次同步頻率分量時，經過變流
控制器作用將產生幅值較大的頻率為ωs和(2ω0-ωs)的分量，以及幅值較小的頻率
為(3ω0-2ωs)、(ω0-2ωs)、(4ω0-3ωs)、(2ω0-3ωs)、(5ω0-4ωs)和(3ω0-4ωs)分量。
所得研究結論能夠對風電次同步振蕩發生時永磁直驅風機產生的多頻率分量現象給出
一種合理的解釋，同時也能夠為主要次/超同步頻率分量的抑制提供依據。

后續研究

進一步從次同步頻率分量穩定性的角度，對直驅風機并網系統的次同步振蕩產生機理給出
一種解釋