双馈风力发电机并网稳定性分析与对策

本书主要研究双馈风力发电机并网发电后与电力系统交互时存在的稳定性问题，包括次同步振荡、电压穿越和频率-有功功率调整等，在分析稳定性事故发生机理的基础上，探讨了可用于实际工程的应对策略。本书的主要内容共分为6章，包括：风力发电背景知识介绍、双馈风力发电机的基本控制策略、电力系统稳定性的基本分析方法、双馈风力发电机与线路固定串补间的次同步振荡、双馈风力发电机的电压穿越问题和双馈风力发电机参与系统的频率调整等。 本书内容可供电力系统稳定性和风力发电领域的研究人员、工程技术人员及研究生参考。

王亮，于清华大学电机工程与应用电子技术系获得博士学位，目前工作于北京理工大学自动化学院，主要研究方向包括电力系统稳定性分析与控制、新能源发电系统的控制策略与消纳优化。

第1章 绪论 1.1 能源与风能的利用 1.1.1 能源利用的发展现状 1.1.2 风能的利用与风力发电 1.2 风力发电机组的类型与发展趋势 1.2.1 风力发电机组的类型 1.2.2 风力发电技术的发展趋势 1.3 双馈风力发电机并网稳定性概述 1.3.1 电力系统的稳定性概述 1.3.2 电力系统常见的稳定性问题 1.3.3 双馈风力发电机的并网稳定问题 参考文献 第2章 双馈风力发电机组的基本控制策略 2.1 风力机及其运行特性 2.1.1 风力机的主要类型 2.1.2 风力机的功率调节 2.1.3 变桨距风力机的数学模型 2.1.4 变桨距风力机的空气动力学特点 2.2 风力机的最大风能追踪 2.2.1 最大风能追踪控制在不同风速下的控制目标 2.2.2 最大风能追踪控制的实现方式 2.3 双馈风力发电机的结构 2.4 双馈发电机的数学模型 2.4.1 理想双馈发电机假设 2.4.2 三相静止坐标系下双馈异步发电机的数学模型 2.4.3 两相旋转坐标系下双馈异步发电机的数学模型 2.4.4 双馈异步发电机的运行特性 2.5 机组变换器的控制策略 2.5.1 网侧变换器建模与控制策略 2.5.2 转子侧变换器建模与控制策略 参考文献 第3章 电力系统稳定性的基本分析方法 3.1 时域仿真法 3.1.1 微分方程的数值算法 3.1.2 RLC电路的时域仿真 3.2 特征值分析法 3.2.1 小信号建模与特征值分析 3.2.2 RLC电路的小信号分析 3.3 李雅普诺夫直接法 3.3.1 李雅普诺夫稳定性及其李雅普诺夫函数 3.3.2 RLG电路的直接法稳定性分析 参考文献 第4章 双馈风力发电机与线路固定串补间的次同步振荡 4.1 固定串补技术与次同步振荡 4.2 国内外风电场次同步振荡介绍 4.2.1 美国得克萨斯州CREZ地区风电场的次同步振荡事件 4.2.2 华北沽源地区风电场的次同步振荡事件 4.2.3 吉林省通榆风电基地的次同步振荡事件 4.3 风电场次同步振荡的仿真分析 4.3.1 沽源地区风电场及其输电系统的等值模型 4.3.2 风电场次同步振荡现象的仿真复现 4.4 风电场次同步振荡的特征值分析 4.5 风电场次同步振荡的发生机理 4.6 风电场次同步振荡的抑制手段 4.6.1 优化和改进DFIG的控制参数 4.6.2 RSC采用直接转速控制 4.6.3 基于STATCOM的附加阻尼控制器 4.6.4 次同步阻尼器 4.6.5 其他振荡防御手段 参考文献 第5章 双馈风力发电机的电压穿越 5.1 风电机组电压穿越问题概述 5.2 系统电压故障对发电机的影响 5.2.1 电压故障对网侧变换器的影响 5.2.2 转子绕组开路情况下机组的故障特性 5.2.3 磁链暂态对转子侧变换器的影响 5.2.4 转子绕组等值阻抗的去磁特性 5.3 风电机组的低电压穿越策略 5.3.1 用于辅助风电场低电压穿越新型DVR拓扑选型 5.3.2 LVRT策略及算法设计 5.3.3 LVRT-DVR控制方案 5.3.4 控制器稳定性分析及参数设计 5.3.5 仿真验证及结果分析 5.4 风电机组的高电压穿越策略 5.4.1 网侧变换器的高电压穿越策略 5.4.2 转子侧变换器的高电压穿越策略 5.4.3 仿真结果与分析 参考文献 第6章 双馈风力发电机参与系统的频率调整 6.1 风电接入后电力系统的频率特性 6.1.1 传统电力系统的频率特性 6.1.2 最大风能追踪控制下风电并网对系统频率稳定性的影响 6.1.3 最大风能追踪控制在风电参与频率控制中的局限 6.2 风力机的减载控制策略 6.2.1 变速与变桨距控制实现减载运行的机理 6.2.2 基于协调控制的全风况减载方案的设计 6.2.3 减载仿真结果与分析 6.3 风电场参与调频的场站级策略 6.4 基于减载运行的附加调频控制策略 6.4.1 风机功率控制策略 6.4.2 调频过程中风力机气动特性分析 6.5 风电场参与系统调频的仿真验证 6.5.1 风电替换火电场景下调频策略对频率的影响 6.5.2 增加风电场景下调频策略对频率的影响 6.5.3 参与调频时的风电机组运行状态 参考文献