双馈风机并网次同步振荡机理与控制措施研究.docx

双馈风机并网次同步振荡机理与控制措施研究
双馈风机是一种风能转换技术中常见的发电装置，其具有高效、可靠和经济的优势。然而，在双馈风机并网运行时，由于输电系统的不确定性和非线性特性，容易引发次同步振荡问题。因此，研究双馈风机并网次同步振荡的机理和控制措施成为了当前风电工程领域的重要课题。
首先，我们来介绍双馈风机的基本工作原理。双馈风机由主发电机、转子变流器和电网-转子之间的转换器构成。主发电机通过一个低压容量较小的转子电流控制器，将功率部分转移到电网中，而转子变流器则通过一个高压容量较大的转子电流控制器，将功率部分直接输入主输电线路。这种双馈结构有助于提高风机的发电效率和可控性。
然而，在双馈风机并网运行过程中，有两种主要的振荡模式可能出现：首先是低频电磁振荡，其频率通常在0.3-3Hz范围内，其次是高频电磁振荡，其频率通常在100Hz以上。这些振荡可能导致风机转子和电网之间的不稳定性，并对输电系统的运行产生负面影响。因此，研究双馈风机并网次同步振荡的机理和控制是非常必要的。
在研究双馈风机并网次同步振荡机理时，我们首先需要对电气振荡和机械振荡进行分析。电气振荡通常由电网频率、发电机转速和功率因子的变化引起，而机械振荡通常由风机转子的惯性和风切变等外部因素引起。这些振荡通过转子电流和电压的变化来传递，并导致电气振荡和机械振荡的相互作用。
针对双馈风机并网次同步振荡的控制措施，通过设计适当的控制策略可以有效地抑制次同步振荡，并提高风机的稳定性和可靠性。常用的控制策略包括机械振荡抑制控制、电气振荡抑制控制和综合控制。
机械振荡抑制控制通常通过调节风机的偏航和仰角来提高机械振荡的稳定性。例如，可以使用风向传感器和风向控制器来实现风机的偏航控制，从而减小风机转子受到的风切变影响。同时，可以使用角度传感器和角度控制器来实现风机的仰角控制，减小机械振荡的幅度。
电气振荡抑制控制通常通过谐振抑制控制和无源滤波控制来降低电气振荡的频率和幅度。谐振抑制控制通过在逆变器中加入谐振电路，使得电气振荡的频率与谐振电路相吻合，从而有效抑制振荡的产生。无源滤波控制则通过在逆变器的输出端加入滤波器，降低振荡的幅度，使风机能够稳定地并网运行。
综合控制则综合考虑机械振荡和电气振荡的影响，并通过优化控制策略和参数来提高风机的稳定性和可靠性。例如，可以同时调节风机的偏航角和转子电流，以达到最佳的抑制效果。
综上所述，双馈风机并网次同步振荡是一个复杂的问题，涉及到电气振荡和机械振荡的相互作用。为了提高双馈风机的稳定性和可靠性，需要深入研究其振荡机理，并设计合适的控制措施来抑制次同步振荡的产生。这将有助于进一步推动风能发电技术的发展，并提高风电系统的可持续性和经济性。