双馈异步风力发电机并网电力系统直接法暂态稳定分析

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随着新能源发电设备大量接入电网,在电力系统规模不断增加的同时,暂态稳定问题变得愈发复杂。其中双馈异步风电机组(Doubly Fed Induction Generator,DFIG)由于其良好的性能已经成为目前广泛应用的新能源发电机组,DFIG机组的大规模并网会使电力系统原先的功率平衡方式发生改变,加之DFIG单元包含电力电子设备,其内部动态复杂,增加了稳定分析的难度,因此需要研究有效的方法来分析DFIG并网对原电力系统暂态稳定性的影响。本文首先建立了DFIG单元及其风电机组的数学模型,在此基础上定性分析了DFIG并网对于原电力系统的暂态稳定性的影响。考虑到时域仿真法在速度上的缺陷,本文尝试使用直接法,即能量函数法来分析DFIG并网系统的暂态特性。从结构保留模型能量函数的角度出发,构造了原多机电力系统的能量函数;在不考虑DFIG内部动态的前提下,将其等效为并网负荷,结合端口能量的概念,具体给出了DFIG机组能量函数的构造与详细计算过程,由此得到整个DFIG并网电力系统的复杂能量函数。上述复杂的能量函数形式经过公式推导与化简可以得到只包含同步发电机相关量的形式,大大简化了多机并网系统暂态过程中能量值的计算以及使用能量函数法分析对应系统的暂态稳定特性的过程。最后,在DFIG并网3机和10机系统中,利用本文构造的简化形式的能量函数,结合势能界面法(Potential Energy boundary method,PEBS)研究并网系统在发生网侧故障时的暂态稳定性。通过与时域仿真的结果作比较来分析PEBS法的有效性,对于PEBS法中得到的不合理的结果可以用迭代的方法进行修正,最终的结果表明本文的能量函数法在DFIG并网系统的暂态稳定分析中是一种可行且有效的方法。
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