【正文】 150 風電場并網(wǎng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性研究的問題 (3)國際上另一個風電場并網(wǎng)研究的熱點問題是對基于 VSCHVDC輕型直流輸電的風電場并網(wǎng)方式的研究，由于 VSCHVDC同樣具有有功、無功解耦控制的能力，而且通過交直交變頻系統(tǒng)有效的隔離了風電場交流系統(tǒng)與主網(wǎng)交流系統(tǒng)，因此其對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響也需深入研究。 149 風電場并網(wǎng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性研究的問題 (1)大規(guī)模風力發(fā)電接入電網(wǎng)后對原有電網(wǎng)暫態(tài)功角穩(wěn)定影響的機理、風電接入后整個電網(wǎng)阻尼變化情況、對包含風電的大規(guī)模電力系統(tǒng)低頻振蕩機理的研究都是后續(xù)需要重點研究的內(nèi)容。 引入附加頻率控制環(huán)節(jié)的變速風電機組僅能夠在很短的一段時間內(nèi) (約 1~2s)對電網(wǎng)頻率進行支持，降低頻率變化率，而不能從根本上對提高電網(wǎng)頻率的穩(wěn)態(tài)值起作用。 而目前的變速風電機組由于其轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率的完全解耦控制，致使在電網(wǎng)頻率發(fā)生改變時無法對電網(wǎng)提供頻率響應，因此在電網(wǎng)頻率改變時，基于雙饋電機的變速風電機組固有的慣量對電網(wǎng)則表現(xiàn)成為一個“隱含慣量”，無法幫助電網(wǎng)降低頻率變化的速率。 基于異步發(fā)電機的恒速風電機組與基于雙饋感應電機的變速風電機組在電網(wǎng)頻率故障下的頻率響應特性是不一樣的。 145 （１） 在電網(wǎng)發(fā)生頻率大幅度降低事故時，系統(tǒng)的慣量對于頻率降低的變化率起到了決定作用：慣量越低，系統(tǒng)頻率降低的越快。 144 由于基于普通異步發(fā)電機的恒速風電機組的電壓穩(wěn)定問題比較突出，且當前恒速風電機組仍然是絕大多數(shù)風電場中的主流機型，因此對于如何改善基于恒速風電機組風電場的電壓穩(wěn)定性尤其是暫態(tài)電壓穩(wěn)定性尤為值得關注和研究。 142 （３） 基于雙饋感應電機的變速風電機組的交流勵磁控制技術及其對電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的貢獻： 研究表明雙饋電機的有功、無功解禍控制使得變速風電機組具有一定的無功調(diào)節(jié)能力，按照系統(tǒng)運行方式的要求及所采用的不同控制策略，風電機組可以吸收或發(fā)出無功功率進行電壓控制。 采用基于普通異步發(fā)電機的恒速風電機組接入對電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的影響： 研究表明恒速風電機組運行中發(fā)出有功功率的同時需吸收無功功率，整個風電場的無功需求較大，導致接入風電地區(qū)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性降低 。而對于并網(wǎng)風電場的地區(qū)電網(wǎng)而言，在風電場處于高出力運行狀態(tài)時，本來是受端負荷的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化稱為送端系統(tǒng)，但根據(jù)世界各國實際的風電場運行經(jīng)驗，其電壓穩(wěn)定性降低的問題仍然出現(xiàn)，這是由于風電場的無功特性引起的 :風電場的無功仍可以看做是一個正的無功負荷，由于電壓穩(wěn)定性與無功功率的強相關性，因此風電場引起的電壓穩(wěn)定性降低或電壓崩潰現(xiàn)象在本質(zhì)上與常規(guī)電力系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的機理是一致的。從這個觀點來看，對于以后越來越大型化的風電場，己經(jīng)開始具備了發(fā)電廠的特性 :而由于變速風力發(fā)電機組技術的進步及電力電子變頻器在風力發(fā)電中的應用，其電壓調(diào)整能力甚至是部分的調(diào)頻能力已經(jīng)逐步可以在風電機組中實現(xiàn)。 139 另外，大量風電的接入勢必替代電網(wǎng)中部分同步機，這部分同步機組的調(diào)頻調(diào)壓能力必須由其他同步機組或者是風電機組來承擔，因此，國外越來越多的電網(wǎng)公司對于接入電網(wǎng)的大型風電場也提出更高的要求 :例如有功功率控制能力、無功電壓調(diào)整能力及風電機組的故障穿越能力。 增加的風電接入容量與接入更高的電壓等級使得電網(wǎng)受風電的影響范圍更廣；另外，由于風電機組往往采用不同于常規(guī)同步發(fā)電機的異步發(fā)電機技術，其靜態(tài)特性及電網(wǎng)發(fā)生故障時的暫態(tài)特性與傳統(tǒng)同步電機也有很大不同。隨著風電裝機容量在各個國家電網(wǎng)中所占的比例越來越高，對電網(wǎng)的影響范圍從局部逐漸擴大。 135 其它的研究工作 ? 雙饋感應發(fā)電機的設計 ? 交流勵磁側(cè)諧波的分析與抑制 ? 定子磁鏈觀測和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的估計 ? 將雙饋感應發(fā)電機的控制和電力系統(tǒng)其它機組的控制有機的結(jié)合 136 5 風電并網(wǎng)的穩(wěn)定性與電網(wǎng)安全問題 隨著風力發(fā)電技術的不斷進步，單臺風電機組容量越來越大。并不是積分項系數(shù) ki越小系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越好， ki較小時，系統(tǒng)雖然是穩(wěn)定的，但此時特征根實部最大值的絕對值較小，系統(tǒng)的收斂速度趨于緩慢。 125 PID控制下交流發(fā)電機的狀態(tài)方程 d s 1 s 2 d sq s s 1 2 qd r 3 4 r 5 6 P _ d r 6q r 4 r 3 s r 5 6 P _ d 6r 1 q r 1 d r 2d r i I _ dq r i I _ q0 0 0 00 0 0 000( ) 0 00 0 0 00 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0sikiiuk? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ?dss q s*d r 4 d s 6 P _ d d r*q r 4 q s 6 P _ q q rr 3 r 0*d r i I _ d d r*q r i I _ q q ruui u k ii u k iu k iu k i????? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ????? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?11 sssRL? ??? m2 sL??? m3 srsLLL? ??? m4 srLLL? ??2m5 rr s s rRLL L L? ? ? ??? 61rL? ?? m7sLL? ?7p1NJ?? ? T p p2k N N DJ???p3TkNJ? ?126 控制系統(tǒng)的雅克比矩陣 1212* * *3 4 r 4 r 5 6 P _ d s r r 4 q s q r q r 6* * * *4 4 3 s r r 5 6 P _ q 4 d s 4 d r d r 6* * *1 q r 1 q r 1 d r 1 d r 1 q s 1 d s 1 20 0 0 00 0 0 0( ) 0( ) ( ) 0()0000ssrrk i ik i ii i i ik? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ??JxI _ dI _ q0 0 0 00 0 0 0 0 0k?????????127 平衡點的雅克比矩陣 1 s 212* * *3 4 5 6 P_ d r q r 6* * * *4 3 5 6 P_ q 4 d r 6* * *1 q r 1 d r 1 2I _ dI _ q0 0 0 00 0 0 0( ) 0( ) ( ) 0()0 0 00 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0srsr s rkikiiikk? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ????????? ? ? ? ???? ? ? ? ??? ? ???????J0128 模糊 PID控制器相當于變參數(shù)的 PID控制器 P P 0 P 1 P 2 P 3I I 0 I 1 I 2 I 3D D 0 D 1 D 2 D 3k k E E c E E ck k E E c E E ck k E E c E E c? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ? ???? ? ? ? ??模糊控制器的輸入、輸出關系可以表示為 0 1 2 3C C E E c E E c? ? ?? ? ? ? ?129 PID控制的異步化同步 發(fā)電機的穩(wěn)定性分析 ?一、發(fā)電機參數(shù)和特征根實部的關系 ?二、電流環(huán)電流給定和特征根實部的關系 ?三、 PI調(diào)節(jié)器參數(shù)對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 130 PI調(diào)節(jié)器參數(shù)對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 當 dq軸電流、調(diào)節(jié)器比例系數(shù)給定時，積分系數(shù)和各特征根的關系 131 特征根實部最大值和積分系數(shù)的關系 由圖可見，在一定的比例系數(shù)下，當積分系數(shù)較大時，特征根實部最大值大于零，系統(tǒng)將失去穩(wěn)定，但并不是 Ki越小越好， Ki較小時系統(tǒng)收斂趨緩。 2）若雅可比矩陣的有一個或若干個特征根的實部 0， 則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。()niiiiniiiCCuC???????120 雙饋感應發(fā)電機的模糊自適應控制 數(shù)值仿真 轉(zhuǎn)子電流 d軸給定有一階躍模糊自適應控制 121 轉(zhuǎn)子電流 q軸給定有一階躍模糊自適應控制 122 167。 5）解模糊。 108 雙饋感應發(fā)電機的勵磁控制 ? 定子磁場定向控制 ? 勵磁的模糊 PID控制 ? 定子磁鏈和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的觀測 109 基于交流電機變頻調(diào)速的矢量控制策略 氣隙磁場定向的矢量控制 110 雙通道多變量反饋的勵磁控制策略 111 定子磁場定向控制 112 定子側(cè)的有功功率和無功功率： 1 d s d s q s q s1 d s q s q s d sP u i u iQ u i u i?????????m1 s q rss s m1 s d rss333LP U iLU U LQiLL????????????113 定子磁場幅值位臵的確定 ? 由觀測器觀測得到 ? 定子兩相靜止坐標系中，定子磁鏈可以由下面的式子計算 ? 純積分的方法 s s s m rs s s m rL i L iL i L i? ? ?? ? ????????????ssa r c t a n ( / )??? ? ??114 轉(zhuǎn)子物理量轉(zhuǎn)換角的確定 ? 通過測量的轉(zhuǎn)子電流確定轉(zhuǎn)換角 sd r _ c a