【摘 要】
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传统化石能源日渐枯竭和全球气候治理的严峻形势使得以风光为代表的新能源在全球范围内快速发展。然而由于我国负荷中心和能源中心的逆向分布,大量西北地区的新能源需经远距离输送馈入东部负荷中心。串联电容器补偿由于能够降低线路等值阻抗,减少线路损耗,缩短送受端之间的“电气距离”,在实际工程中得到了广泛应用。然而串联补偿输电网络与双馈风机间的相互作用存在诱发次同步振荡的风险,易造成设备损坏,风机脱网等严重事故。
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传统化石能源日渐枯竭和全球气候治理的严峻形势使得以风光为代表的新能源在全球范围内快速发展。然而由于我国负荷中心和能源中心的逆向分布,大量西北地区的新能源需经远距离输送馈入东部负荷中心。串联电容器补偿由于能够降低线路等值阻抗,减少线路损耗,缩短送受端之间的“电气距离”,在实际工程中得到了广泛应用。然而串联补偿输电网络与双馈风机间的相互作用存在诱发次同步振荡的风险,易造成设备损坏,风机脱网等严重事故。本文针对双馈风机经串补并网系统次同步振荡产生的原因及主要影响因素进行了重点分析,并在此基础上提出了有效的次同步振荡抑制方案,主要内容如下:（1）系统梳理了双馈风机次同步振荡的研究现状,包括次同步振荡分类、研究方法和抑制策略。（2）在Matlab/Simulink平台搭建了同步旋转坐标系下双馈风机经串补并网系统模型,包括风力机模型、轴系模型、双馈感应电机模型、变流器控制系统模型、串联补偿输电网络模型、并联RC支路模型、锁相环模型、直流电容模型和网侧滤波器模型。建立了双馈风机经串补并网系统的小信号模型,并验证了小信号模型的正确性。（3）对系统进行了深入的模态分析,挖掘了系统失稳的主要模态及其关联;通过根轨迹分析了系统和控制器参数对次同步模态的影响,得出转子侧换流器电流内环控制比例系数对次同步振荡稳定性有重要影响的结论,进行了时域仿真验证;解释了双馈风机次同步振荡的成因。（4）提出了基于二阶无源带通滤波器的附加滤波控制器抑制次同步振荡,该控制器能够增强高串补和低风速下的次同步振荡稳定性,提升低串补和高风速下次同步振荡收敛速度;采用根轨迹分析了二阶无源带通滤波器参数和增益放大系数对系统稳定的影响,结果表明不合理的参数设计存在导致系统失稳的风险;针对系统不确定性导致的振荡频率变化问题,提出了自适应附加滤波策略,即采用快速傅立叶变换辨识系统次同步振荡频率,并以此更新带通滤波器中心频率,通过时域仿真验证了该策略在不同运行工况抑制次同步振荡的有效性。
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