風機參數對系統瞬態性能分析

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石家莊風機基于定子電壓定向的矢量控制策略應用而生，被引入到雙饋石家莊風機的控制之中。定子電壓定向即是將同步旋轉坐標系的q軸與定子的電壓矢量重合，順時針旋轉90。的方向為d軸方向，并且dq坐標系與電壓矢量以相同的速度旋轉，與定子磁鏈定向類似，在定子電壓定向系統中，同步旋轉坐標系的旋轉角度，可以用靜止坐標系下定子電壓矢量表示，在忽略定子電阻的情況下，雙饋石家莊風機的定子電壓矢量超前于定子磁鏈矢量90。
因此，基于定子電壓矢量定向的同步旋轉坐標系與基于定子磁鏈定向的同步旋轉坐標系是一致的、統一的。對雙饋石家莊風機轉子電流內環的控制系統進行設計，然后根據雙饋石家莊風機轉速表達式、電磁轉矩表達式或功率表達式進行控制系統的外環設計。，在進行雙饋石家莊風機電流環控制系統穩定性分析時，對于定子電壓矢量控制策略，通常認為電流環具有足夠高的控制帶寬，即認為轉子電流能夠較好的跟隨性，因此，在進行穩定性分析時可以將轉子電流近似用其指令值代替。為了進一步簡化分析，均認為其同步旋轉坐標系能夠準確定向。
下面對雙饋風力發電系統矢量控制系統的穩定性進行分析，以方便后文探求其發石家莊風機電氣參數對風力發電系統穩定性、抗擾性的影響。于雙饋石家莊風機定子電壓定向矢量控制系統，存在以下兩方面特性：一方面由式中特征方程的特征根的實部可以看出，其穩定性理論上只受定子電阻與定子電感的影響；另一方面，表明系統阻尼較小，阻尼完全取決與其定子電阻和自感，并且其自然振蕩頻率就在電網工頻頻率附近，這些也就是雙饋石家莊風機易受電網電壓擾動影響的主要原因、下面我們具體討論雙饋石家莊風機各電氣參數對系統瞬態性能的影響分析。隨著風力發電技術快速發展，風電裝機容量的不斷擴大，風電在電網中已占相當大的比重，如何保證風力發電系統安全高效的運行，其重要性將隨著風電所占比重上升而不斷提高。加之具有低電壓穿越能力已逐步成為風電場并網的必然要求，風力發電系統在電網故障情況下的穩定性問題研究顯得尤為重要。
目前已有大量文獻對風力發電低電壓穿越進行了具體闡述，但其側重于電網故障時候發石家莊風機的電磁過程的分析及其保護策略的研究。研究了機械傳動機構各部分機械參數對系統穩定性及快速性的影響，論證了傳動機構參數優化組合的重要性。但值得注意的是，系統電氣參數對系統性能的影響的文章鮮有報道，系統電氣參數對系統瞬態性能的影響有待考證，風力發電系統在電網故障情況下的自身的穩定性值得作以詳細研究，以綜合開發各種LVRT保護策略。下面對定子電壓定向矢量控制的雙饋風力發電系統電網抗擾性進行仿真分析，并逐項分析了發石家莊風機電氣參數對系統同快速性、穩定性的影響。
先讓雙饋風力發電系統空載起動，在20s時候給系統突加負載，待系統穩定后，30s時系統電網電壓低落，3l 5s時電網電壓恢復，是整個雙饋風力發電模擬系統的瞬態響應波形圖。隨著雙饋石家莊風機定子電阻的增大，在電網電壓跌落與恢復時的過度過程明顯變快，此時系統的對應的阻尼系數分別約為：0 0193、0 0387、0 0580，有利于系統的快速性；其系統對應特征方程的共軛復報的負實部越來越小．故其穩定性也有所增強。而定子電阻的增大，使得定子電壓矢量在d軸上的分量增大，d軸分量相對于q軸分量增人，故其輸出總功率略微有所減小。著雙饋石家莊風機定子電抗的增大，在電網電壓跌落于恢復時的過度過程明顯變慢，且雙鐨石家莊風機系統輸出總功率有很大的降幅，那是因為系統的阻尼系數隨定子電抗的增大而減小，其快速性變慢，穩定性同時也變差。
雙饋石家莊風機定子電壓定向矢量控制中，系統輸出功率與62定于電抗負相關．故其輸出功率嚴重降低。由圖5-5可以看出，模擬系統中轉子電阻、轉子電抗與定轉子互感對電尉電壓跌落與恢復時的雙饋石家莊風機的過度過程影響不明顯。