Page 11 - 电力与能源2022年第六期

曹 红, 等: 引入风电和高压直流输电对电力系统潮流和小干扰稳定性的影响 4 3
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换器, 其结构如图 1 所示。 流; L dc ———直流线路电感; K i ———直流线路。

2 风力发电机模型

DFIG 能够实现变速恒频运行, 风能转换效
率高, 为系统提供电压和无功的支撑, 得到广泛的
图 1 HVDC 结构图
使用 [ 6 ] 。 DFIG 的定子 连接电网, 转子 通 过 背 对
通过 PI控制器调节换流站的触发角α 和灭
背脉冲宽度调制电压源逆变器( PWM-VSC ) 对电
弧角γ , 其控制框图分别如图 2 所示。图2 中, I R0
和I I0 分别为整流器和逆变器的参考电流, K p s 和 网供能, 如图 3 所示。
K I 分别为变换器的比例增益和积分增益。

图 3 DFIG 结构图
( 1 ) 风力机动态特性。输出机械功率 P w 方
程如下:
(, )
P w = ρ c p λθ p Av w ( 8 )
3
2
式中 ρ ———空 气 密 度; A ———叶 片 扫 风 面 积;
图 2 HVDC 电流控制框图 ———风能利用 系数; λ ———叶尖速
v w ———风速; C ρ
( 1 ) 整流器有功功率 P rec 和无功功率 Q rec 计算
比; θ ———桨距角。
公式如下:
风力涡轮机、 发电机轴以及齿轮箱等效为单
P rec = V n , dc I n , dc VR , dc I dc ( 1 ) 质量块轴系, 其方程如下:
S n
·
( )/ ( 9 )
ω m = T m -T e 2Hm
æ V n , dc I n , dc ö 2
2
(
Q rec = S R - ç VR , dc I dc ÷ ( 2 ) T e =x m i q r i q s- i dr i ds ) ( 10 )
è S n ø
———整 流 器 功 P w ( 11 )
式中 S n ———额 定 视 在 功 率; S R T m =
———直流额定电 ω m
率; V n , dc ———额定直流电压; I n , dc
———机 械 转 矩;
式 中 ω m ———转 子 转 速; T m
———直 流
流; VR , dc ———整 流 器 直 流 侧 电 压; I dc
,
T ———电 磁 转 矩; Hm ———等 效 惯 性 常 数; i ds
电流。
, ——— d q 轴转子电流。
——— d q 轴定子电流; i dri q r
( 2 ) 逆变器有功功率 P inv 和无功功率 Q inv 计算 i q s
( 2 ) 风速模型。风速采用 Weibull分布, 计算
公式如下:
风机机械功率的实际风速是通过低通滤波器平滑
P inv = V n , dc I n , dc V I , dc I dc ( 3 ) 后获得的, 如图 4 所示。
S n
· ~
[ ()
v m = v m t -v w τ ( 12 )
]/
æ V n , dc I n , dc ö 2
2
Q inv = S I - ç V I , dc I dc ÷ ( 4 ) 式中 τ ———滤波时间常数。
è S n ø
———逆变器直
3 分析系统
式中 S n ———额定视在功率; V I , dc
———逆变器功率。
流侧电压; S I
本文 搭 建 了 WSCC-9 总 线 系 统, 接 线 图 如
( 3 ) HVDC 动态方程为:
图 4 所示。母线 1 , 2 , 3 为同步发电机端母线, 母
·
( )/ ( 5 )
I dc = VR , dc-V I , dc-R dc I dc L dc
线 5 , 6 , 8 为负载端母线。
·
( ) ( 6 )
x R = K iI R0 -I dc
· 4 仿真分析
( ) ( 7 )
x I = K iI dc-I I0
———直流线路电
式中 R dc ———直流线路电阻; I dc 采用 WSCC-9 总线系统为基础系统模型, 分