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為探討風電機組軸系振蕩這一問題,推導出了雙饋風電機組電磁、機械耦合支路的傳遞函數(shù),首次建立了完全反映雙質(zhì)量塊動態(tài)特性的軸系振蕩復轉(zhuǎn)矩分析模型,得到軸系振蕩同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)及阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)的表達式,并進一步分析了該系數(shù)隨風電機組不同運行轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,揭示了風電機組在最大風功率跟蹤(maximum power point tracking,MPPT)控制模式下運行轉(zhuǎn)速對其軸系振蕩模式的作用機理。最后,通過特征值分析和時域仿真分析驗證了所建模型及分析結(jié)果的準確性。?機組傳動軸系的雙質(zhì)量塊詳細模型，對其小干擾過程中的電磁耦合、機械耦合關系進行了深入分析，并通過定量推導得到了表征電磁耦合回路及機械耦合回路的傳遞函數(shù)。首次建立起可以完全反映軸系雙質(zhì)量塊動態(tài)特性的單機系統(tǒng)復轉(zhuǎn)矩分析模型，并基于此模型進一步推導得出了軸系振蕩模式的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)及阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)各分量的數(shù)學表達式。定量分析了風電機組在最大風率跟蹤（MPPT）控制模式下不同運行轉(zhuǎn)速對其軸系振蕩模式的影響機理。1雙饋風電機組模型本文所研究的雙饋風電機組單機無窮大系統(tǒng)如圖1所示，雙饋電機定子直接與電網(wǎng)相連，雙饋風電機組運行-數(shù)控滾圓機滾弧機折彎機張家港電動液壓滾圓機滾弧機轉(zhuǎn)子通過一個背靠背變頻器接入電網(wǎng)，以雙饋風電機組機端電壓的額定值為基準值，則其機端電壓標幺值為Us=1.0。1.1機械傳動系統(tǒng)在進行軸系振蕩分析時，

轉(zhuǎn)載中國知網(wǎng)整理! www.suoguanjixie.name可將風輪機與齒輪箱等效為一個質(zhì)量塊，發(fā)電機等效為另一質(zhì)量塊，并將齒輪箱轉(zhuǎn)動柔性等效至傳動軸[18]，這樣，風電機組的機械傳動系統(tǒng)可以用考慮到軸系剛性作用和轉(zhuǎn)動阻尼作用的兩質(zhì)量塊模型表示。在統(tǒng)一標幺后，折算到高速軸的微分方程如式(1)所示式中：Hg、Ht分別為發(fā)電機和風輪機的慣量常數(shù)；sθ表示軸系扭轉(zhuǎn)角度，BNω=2πf表示系統(tǒng)額定頻率Nf下的基準轉(zhuǎn)速，ωr、ωt分別為發(fā)電機轉(zhuǎn)子和風圖1雙饋風電機組單機無窮大系統(tǒng)雙饋風電機組運行轉(zhuǎn)速對其軸系振蕩影響機理的復轉(zhuǎn)矩分析2093析模型，并讓其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速標幺值ωr=0.7~1.2。對不同運行轉(zhuǎn)速下的模型進行線性化，得到風電機組小干擾特征值后篩選出軸系振蕩模式，并將之與表1中的計算結(jié)果進行對比。由圖3可以看出：當風電機組處于不同的運行轉(zhuǎn)速時，小干擾仿真分析得到的軸系振蕩阻尼比及頻率均與理論計算得到的值一致，驗證了前文中風電機組軸系振蕩復轉(zhuǎn)矩分析模型的準確性。3.2軸系振蕩模式各轉(zhuǎn)矩分量分析為了更深入的揭示軸系振蕩模態(tài)隨風電機組運行轉(zhuǎn)速變化的原因，將表2中的風電機組軸系振蕩特征值s代入到式(23)(26)，計算得到風電機組軸系振蕩同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)Ks(s)及其分量Kes(s)和Kms(s)，阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kd(s)及其分量Ked(s)和Kmd(s)如表3所示(由于Kgs=0.4125及Kgd=0，均為常數(shù)，表中并未列出)。將表3中得到的風電機組軸系振蕩同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)Ks(s)及其分量Kes(s)和Kms(s)，阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kd(s)及其分量Ked(s)和Kmd(s)畫出如圖4所示。由表3和圖4可見，當風電機組處于MPPT控制模式時，在不同的運行轉(zhuǎn)速下，其軸系振蕩同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)Ks、阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kd各分量的特性如下：1）由于風電機組傳動軸剛性系數(shù)K、阻尼系數(shù)D不隨其運行轉(zhuǎn)速的變化而變化，故表征風電機組軸系固有特性的Kgs、Kgd始終保持不變。并且通過計算得到Kgs>0，Kgd=0（由于給定風電機組參數(shù)中K>0且D=0）。2）由于風電機組運行在MPPT控制模式下時不根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的反饋調(diào)節(jié)風輪機捕獲的機械功率，槳距角始終保持為0，并且風輪機慣量常數(shù)Ht較大，故msK(s)≈0、mdK(s)≈0。對于軸系振蕩而言，此時機械耦合支路近似雙饋風電機組運行-數(shù)控滾圓機滾弧機折彎機張家港電動液壓滾圓機滾弧機 轉(zhuǎn)載中國知網(wǎng)整理! www.suoguanjixie.name