华北电力大学毕天姝等：直驱风机变流控制系统对次同步频率分量的响应机理研究

2017-06-27 06:26:11 大云网　点击量：评论 (0)

【热点专题论文】华北电力大学毕天姝等：直驱风机变流控制系统对次同步频率分量的响应机理研究

研究背景

2015年7月，国内某新能源汇集地区永磁直驱风电场发生次同步振荡，多个次/超同步
频率分量在风电汇集线上被监测到并远距离传播，导致直流送端附近三台660MW机组
因轴系扭振保护动作跳机。直驱风机风电场发生次同步振荡时，多频率分量的产生原
因有待解释。

解决的问题

现有关于风电次同步振荡的研究，能够解释变流控制系统参数变化导致单一次同步频率
分量产生的原因，但是无法解释多个频率分量存在原因及各频率分量的相对幅值关系。
本文分析了变流控制系统对次同步频率分量的响应特性，即当一个次同步频率分量依次
通过变流控制系统的锁相环及dq轴控制等环节后，各环节输出中所含有的频率分量及各
频率分量的相对幅值关系，进而对实际系统中多个频率分量的产生机理给出一种合理的
解释。

重点内容及创新点

1）从永磁直驱风机变流控制系统的传递函数出发，在概述各环节稳态传递函数的基础
上，依次推导锁相环及d/q轴控制等各环节馈入一个次同步频率分量时输出信号的解析
表达式。

2）基于求得的解析表达式，详细讨论信号经各环节的频率变化关系，并对比分析多个
输出次/超同步频率信号的相对幅值关系。

结论

当网侧变流器交流电压以及母线电流中叠加了频率为ωs的次同步频率分量时，经过变流
控制器作用将产生幅值较大的频率为ωs和(2ω0-ωs)的分量，以及幅值较小的频率
为(3ω0-2ωs)、(ω0-2ωs)、(4ω0-3ωs)、(2ω0-3ωs)、(5ω0-4ωs)和(3ω0-4ωs)分量。
所得研究结论能够对风电次同步振荡发生时永磁直驱风机产生的多频率分量现象给出
一种合理的解释，同时也能够为主要次/超同步频率分量的抑制提供依据。

后续研究

进一步从次同步频率分量稳定性的角度，对直驱风机并网系统的次同步振荡产生机理给出
一种解释