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#电气技术#风电并网系统次同步振荡频率漂移问题( 二 )


首先 ， 推导风电机组受风速影响的振荡模式：双馈风机定转子绕组和转子侧换流器电流内环控制主导的次同步振荡模式的频率；直驱风机直流电压外环主导的振荡模式的留数 。 然后 ， 推导两输入两输出系统中振荡模式之间发生强相互作用的条件——开环模式耦合 。 最后 ， 基于双馈风机-串补输电系统和混合风电场并网系统算例 ， 采用模式分析和非线性仿真 ， 演示了风速变化过程中模式交互作用的强弱变化导致的频率漂移的现象 。
由此得出 ， 风速的随机性使得开环模式耦合条件具备了随机性 ， 在时变场景下模式间的不利交互作用使得弱阻尼或负阻尼次同步振荡模式的频率是动态变化的 ， 由此出现了频率漂移的现象 。
研究人员得到的主要结论如下：
1）DFIG存在一个由定、转子绕组和RSC电流内环控制主导的EMO模式 ， 该模式的频率与转子转速相关 。 DFIG或D-PMSG中存在一个由网侧换流器直流电压外环控制主导的振荡模式 ， 该模式的留数与网侧换流器输出电流大小有关 。 这两种次同步振荡模式与风速密切相关 。
2）风速会改变DFIGEMO模式的频率 ， 进而影响DFIGEMO模式与串补振荡模式间的交互作用的程度 。 在强交互作用下串补振荡模式的阻尼会明显降低 ， 并且在模式交互作用强弱变化过程中弱阻尼或负阻尼次同步振荡模式的频率会发生漂移 。
3）在混合风电场中 ， DFIGEMO模式会随着风速变化依次与不同的其他风电机组的控制模式发生强交互作用 ， 引发不同频段的次同步功率振荡 。
4）随着D-PMSG输出有功功率的增加 ， D-PMSG直流电压外环主导振荡模式的留数会增大 ， 使得该模式与其他控制模式的交互作用程度会加剧 ， 从而导致弱阻尼或负阻尼的次同步振荡模式以及频率的漂移 。
风速和并网风机数量决定了风电场动态特性的时变性 ， 本文研究的是风速这一因素引发的开环模式耦合 。 类比本文结论 ， 并网风机数量的变化也可能存在类似现象 ， 这将有可能拓展现有文献关于并网风机数量引发频率漂移的结论 。
【#电气技术#风电并网系统次同步振荡频率漂移问题】下一步的研究方向是次同步振荡频率漂移的控制方法 ， 基于本文的研究结论 ， 以消除开环模式耦合条件、减弱模式间的相互作用程度为目的 ， 通过重新配置换流器控制参数或者附加阻尼控制器 ， 保证并网风电机组在多风速下的安全稳定运行 。 以上研究成果已发表在2020年第1期《电工技术学报》 ， 论文标题为“风电并网系统次同步振荡频率漂移问题” ， 作者为王洋、杜文娟、王海风 。


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