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文档简介

双馈风机的次同步振荡特性与基于虚拟电阻的抑制策略研究双馈风机是一种常用的风力发电机组，其优点在于可以采用双馈变流器，将转子侧的功率转换为直流电源，再通过逆变器重构电网电压并注入电网，因此，双馈风机具有可调功率、等价输出、稳态调节等优点，同时，在短路故障下，双馈风机也具有良好的电压调节性能。但是，双馈风机也存在着次同步振荡问题，特别是在大容量风力发电机组中，次同步振荡会极大地影响电力系统的稳定性和运行安全，因此，如何研究双馈风机的次同步振荡特性和抑制策略具有重要意义。

一、双馈风机次同步振荡特性

(一)双馈风机的机电特性分析

双馈风机的转子为异步电机，其机电特性与传统的同步电机存在一定的区别。在风力发电机组稳态运行时，双馈风机的转速通常是在同步速度以下一定范围内变化的，这是由于风能的自然变化和匹配电动特性的调节导致的。其中，转子电枢电流可分为同步电流和异步电流两部分，其大小与差值直接决定了风机的功率输出和电功率因数。

(二)双馈风机次同步振荡模型建立

为了研究双馈风机的次同步振荡特性，需要建立相应的数学模型。双馈风机次同步振荡模型可以分为两类：一类是IPMSM模型、机械模型和电磁模型的耦合模型，另一类是基于小扰动线性化的模型。

(三)双馈风机次同步振荡特性分析

通过数学模型分析可以发现，双馈风机的次同步振荡特性主要受到以下几个因素的影响：

1.受电网频率偏差的影响，电网频率偏差越大，次同步振荡越明显；

2.受负载扰动的影响，双馈风机的机电参数会因外部扰动而产生变化，进而影响机电振荡；

3.受机内参数变化的影响，双馈风机内部元件的损耗和老化会导致电路参数变化，进而影响次同步振荡的出现与稳定。

二、基于虚拟电阻的抑制策略

(一)虚拟电阻的概念及作用原理

虚拟电阻是一种基于逆变器控制策略的抗次同步振荡技术。其原理是，在双馈风机中接入一个额外的电阻，形成一个虚拟电阻网络，通过调节虚拟电阻的阻值，调节电网与风机之间的等效阻尼。

(二)虚拟电阻抑制技术的电路实现方案

虚拟电阻技术可以通过多种方式实现，常用的有基于双馈发电机转子侧功率控制的虚拟电阻技术和基于电流控制的虚拟电阻技术。对于前者，需要在转子侧变频器中加入一个额外的电流环控制器以实现功率控制；对于后者，则需要在电网侧变频器中加入一个新的电流环控制器以实现电流控制。

(三)虚拟电阻抑制策略的实验验证

为了验证虚拟电阻抑制策略的有效性，进行了相应的实验。结果表明，虚拟电阻技术可以有效地抑制双馈风机的次同步振荡，并且在输入故障、电网故障等情况下，也能够保持一定的抗扰性能。

三、结论

双馈风机是重要的风力发电机组，其次同步振荡问题对电力系统的稳定性和运行安全有极大的影响。本文对双馈风机的次同步振荡特性进行了分析，并对基于虚拟电阻的抑制策略进行了研究。实验结果表明，虚拟电阻技术可以有效地抑制双馈风机的次同步振荡，并且在输入故障、电网故障等情况下，也能够保持一定的抗扰性能。因此，虚拟电阻技术具有实际应用的重要价值，可以为双馈风机的稳

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