风能是一种可再生清洁能源,风力发电已成为目前新能源发电技术中最成熟、规模最大、商业化发展最好的发电方式。由于风电场大多数处于偏远地区,远离负荷中心,为了将大规模风电传输到负荷中心,需要采取串联补偿技术。但是,串联补偿技术可能会诱发次同步振荡问题,影响风电机组的稳定运行。本文针对双馈风电场经串补并网引起的次同步振荡进行了分析,主要内容如下：首先,对风力机、双馈异步发电机、双PWM变换器及其控制系统的数学模型进行了全面的研究。在此基础上建立了用于次同步振荡特征值分析的研究系统模型,该模型基于IEEE第一标准模型。形成全系统的状态方程,推导出了该系统的线性化小信号模型,推导过程中给出了所有代数变量的约束方程,对模型的描述更精确。在MATLAB/Simulink软件中编写程序,计算特征值。其次,通过特征值分析,对异步发电机效应和次同步控制相互作用进行了深入研究。分别分析了串补度和风速变化对电网模式和扭振模式的影响。对于次同步控制相互作用,分析了转子侧变换器电流内环控制比例系数和功率外环控制比例系数对电网模式的影响,并对其影响程度进行比较,得出电网模式对电流内环控制参数的变化更为敏感。因此,电流内环控制参数对次同步控制相互作用(SSCI)的影响较大。在实际工程中,对电流内环控制参数的调制显得尤为重要。再次,以电力系统仿真软件DigSILENT/Power Factory为平台,建立了完整的双馈异步风力发电机组仿真模型,对风电场经串补引起的次同步振荡进行时域仿真,仿真结果验证了特征值分析结果的正确性。最后,在用于次同步振荡分析的模型基础上,增加了SVC环节,用于抑制次同步振荡。对该SVC设计了附加次同步振荡阻尼控制器环节,并在DigSILENT/Power Factory仿真软件搭建模型进行仿真来验证其抑制效果。仿真结果表明,附加次同步阻尼控制器的SVC能有效抑制次同步振荡,并且较大容量的SVC能有效的增强其抑制次同步振荡的能力。
