趙祖熠，解 大，楚皓翔，劉李勃

（上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院，上海 200240）

0 引言

風(fēng)力發(fā)電是目前除水電外發(fā)展最成熟、經(jīng)濟(jì)效益最好的可再生能源發(fā)電技術(shù)，我國的風(fēng)電規(guī)模在近十年里呈現(xiàn)了爆發(fā)性的增長［1-3］。但是在風(fēng)電場建設(shè)和運(yùn)行的過程中，也逐漸暴露出大量的問題及隱患，其中，風(fēng)電機(jī)組機(jī)械部分與電氣部分的相互作用——機(jī)網(wǎng)軸系扭振問題尤為引人關(guān)注［4］。研究發(fā)現(xiàn)誘發(fā)機(jī)網(wǎng)扭振的因素眾多，且各機(jī)組之間還存在復(fù)雜的扭振傳遞問題［5］。因此，研究風(fēng)電機(jī)組機(jī)網(wǎng)扭振具有重要的實(shí)際意義。

近些年來，國內(nèi)外學(xué)者針對風(fēng)電場并網(wǎng)后的機(jī)網(wǎng)扭振問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究［6-8］。文獻(xiàn)［6］對風(fēng)電機(jī)組機(jī)械旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)建立了三質(zhì)量塊的數(shù)學(xué)模型和雙饋風(fēng)電機(jī)組單機(jī)對無窮大系統(tǒng)的小信號穩(wěn)定模型；文獻(xiàn)［7］提出了基于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋控制和基于風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)速反饋控制的2種扭振抑制策略，并證明2種控制模式能夠提供良好的電氣阻尼。但是，這些扭振抑制策略都是針對風(fēng)速擾動引起的軸系扭振。文獻(xiàn)［8］證明來自電網(wǎng)側(cè)的電氣小擾動或故障，例如電壓暫降、短路故障等，都會引起機(jī)網(wǎng)扭振現(xiàn)象。

另外，文獻(xiàn)［9］表明儲能系統(tǒng)能夠有效抑制電機(jī)及換流器電壓的明顯變化；文獻(xiàn)［10-11］證明了儲能系統(tǒng)能夠顯著提高風(fēng)電場的電能質(zhì)量，并增大其穩(wěn)定裕度。目前的研究多集中于儲能系統(tǒng)對于抑制風(fēng)電場低頻振蕩的貢獻(xiàn)［12］，對儲能系統(tǒng)抑制風(fēng)電場機(jī)網(wǎng)扭振的作用研究較少。

本文以雙饋風(fēng)電機(jī)組為研究對象，提出了一種基于儲能系統(tǒng)的機(jī)網(wǎng)扭振抑制策略。首先對雙饋風(fēng)電機(jī)組的機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及變流器控制系統(tǒng)進(jìn)行了精確建模；然后建立儲能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，提出儲能系統(tǒng)阻尼抑制的控制策略，研究儲能系統(tǒng)對風(fēng)電機(jī)組軸系扭振抑制的貢獻(xiàn)；最后通過建立雙饋風(fēng)電機(jī)組母線并聯(lián)儲能系統(tǒng)的時(shí)域仿真模型，驗(yàn)證所提扭振抑制策略的有效性。

1 雙饋風(fēng)電機(jī)組的建模及控制

1.1 雙饋風(fēng)電機(jī)組建模

圖1 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)框圖Fig.1 Block diagram of DFIG system

典型的2 MW雙饋?zhàn)兯亠L(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)如圖1所示，整個(gè)風(fēng)電系統(tǒng)可以劃分為機(jī)械和電氣系統(tǒng)兩部分。圖中，β為風(fēng)機(jī)的槳距角；vwind為風(fēng)速；Taero為初始轉(zhuǎn)矩；Tmech為雙饋電機(jī)獲得的機(jī)械轉(zhuǎn)矩；ωrot、ωgen分別為風(fēng)輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)速和高速軸（即發(fā)電機(jī)）轉(zhuǎn)速；Pdamp為阻尼器輸出功率值；ig為網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電流；u1為網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電壓，即網(wǎng)側(cè)電壓；udc為輸出端電容器電壓。

1.1.1 機(jī)械系統(tǒng)模型

雙饋風(fēng)電機(jī)組的機(jī)械系統(tǒng)模型包括兩部分：空氣動力模型及傳動軸模型。由于本文不考慮風(fēng)速波動，只研究網(wǎng)側(cè)電氣擾動引起的扭振現(xiàn)象，空氣動力模型僅為機(jī)械軸傳動模型提供初始轉(zhuǎn)矩Taero。

用具有不同特性的質(zhì)量塊對風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)每個(gè)旋轉(zhuǎn)部分的實(shí)際物理特性進(jìn)行模擬，用來模擬的質(zhì)量塊個(gè)數(shù)越多，仿真的精度就越高［13-14］。本文采用適合動態(tài)特性分析的三質(zhì)量塊模型，由葉片、低速軸以及高速軸（包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子）構(gòu)成［15］。三質(zhì)量塊模型如圖2所示。折算至高速側(cè)的數(shù)學(xué)模型如式（1）所示。

圖2 三質(zhì)量塊模型Fig.2 Three-mass model

其中，Tem為發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩；ωrot、ω2和ωgen分別為風(fēng)輪機(jī)葉片、低速軸以及高速軸（即發(fā)電機(jī)）的轉(zhuǎn)速；θ1、θ2和θ3為各旋轉(zhuǎn)部分的扭矩角；J1、J2和J3分別為葉片、低速軸和高速軸的轉(zhuǎn)動慣量；K12、K23為各質(zhì)量塊之間的剛度系數(shù)；D1、D2、D3為各質(zhì)量塊的自阻尼系數(shù)；D12、D23為互阻尼系數(shù)。

1.1.2 電氣系統(tǒng)模型

雙饋風(fēng)電機(jī)組的電氣系統(tǒng)由雙饋電機(jī)和一組連接在轉(zhuǎn)子上的電壓型“背靠背”（back-to-back）逆變器構(gòu)成。為簡化分析，不考慮發(fā)電機(jī)的磁鏈飽和與勵磁損耗，且假設(shè)繞組三相對稱，氣隙磁通按正弦分布。發(fā)電機(jī)方程均轉(zhuǎn)換到與轉(zhuǎn)子磁鏈同步旋轉(zhuǎn)的dq坐標(biāo)系下，并且坐標(biāo)d軸與轉(zhuǎn)子磁鏈方向一致。

1.2 雙饋風(fēng)電機(jī)組的控制

雙饋風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)裝備有2個(gè)基于IGBT的電壓源變流器，分別為轉(zhuǎn)子側(cè)變流器及網(wǎng)側(cè)變流器。

1.2.1 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的控制

轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的作用是根據(jù)風(fēng)電機(jī)組捕獲的風(fēng)能來控制輸出功率。本文采用功率解耦控制法，該方法最早由日本學(xué)者M(jìn).Yamamoto提出［17］。轉(zhuǎn)子電壓dq分量和轉(zhuǎn)子電流dq分量的控制關(guān)系如式（2）所示。

其中，u2d、u2q分別為轉(zhuǎn)子電壓的 d、q 軸分量；R2為轉(zhuǎn)子電阻；i2d、i2q分別為轉(zhuǎn)子繞組電流的d、q軸分量；L1、L2和Lm分別為定子自感、轉(zhuǎn)子自感和定轉(zhuǎn)子互感，為轉(zhuǎn)速差；ψ1為定子磁鏈。

有功功率和無功功率實(shí)現(xiàn)了解耦控制，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子q軸電流能夠控制有功功率輸出。而無功功率與轉(zhuǎn)子d軸電流成比例，通過改變轉(zhuǎn)子電流控制風(fēng)電機(jī)組的輸出功率。轉(zhuǎn)子側(cè)變流器帶有PI控制參數(shù)的控制框圖如圖3所示，其中P1和Q1分別表示風(fēng)電機(jī)組定子與電網(wǎng)之間的有功及無功潮流；Kp、Ki、s為PI控制器的參數(shù)；上標(biāo)“*”表示變量的參考值。

圖3 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器控制框圖Fig.3 Block diagram of rotor-side converter control

1.2.2 網(wǎng)側(cè)變流器的控制

網(wǎng)側(cè)變流器的作用是維持并聯(lián)電容器的電壓穩(wěn)定，采用相量控制方法［18］，同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸與定子電壓相量的方向一致，并且規(guī)定耦合電抗（連接電網(wǎng)與網(wǎng)側(cè)變流器的電感元件）電流以流入變流器的方向?yàn)檎较?，則出口電抗器的電壓方程在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的表達(dá)式如式（3）所示。

其中，ud和uq分別為網(wǎng)側(cè)電壓的d、q軸分量；ω為網(wǎng)側(cè)電壓相量的旋轉(zhuǎn)角速度；Lg和Rg分別為網(wǎng)側(cè)變流器的耦合電感和電阻；ugd和ugq分別為變流器輸出電壓d、q軸分量；igd和igq分別為輸出電流的d、q軸分量。通過解耦的d、q軸分量，控制網(wǎng)側(cè)變流器來穩(wěn)定直流線路的電壓。帶有PI控制參數(shù)的控制框圖如圖4所示。其中，uDC表示換流器中間直流部分的電壓。

圖4 網(wǎng)側(cè)變流器控制框圖Fig.4 Block diagram of grid-side converter control

2 儲能系統(tǒng)的建模及其扭振抑制策略

儲能系統(tǒng)作為能同時(shí)大規(guī)模輸出有功功率及無功功率的電力電子裝置，可以響應(yīng)輸出無功功率穩(wěn)定風(fēng)電機(jī)組母線電壓；同時(shí)儲能系統(tǒng)的直流側(cè)電源具有輸出有功功率的能力，因此，將儲能設(shè)備并聯(lián)在風(fēng)電機(jī)組母線上，能夠起到補(bǔ)償母線有功功率波動或電壓頻率波動的重要作用，從而減輕網(wǎng)側(cè)擾動對機(jī)網(wǎng)扭振的影響。

2.1 儲能系統(tǒng)建模

2.1.1 儲能系統(tǒng)的工作原理

儲能系統(tǒng)的核心任務(wù)是能量交換，為簡化處理，假設(shè)蓄電池為理想直流電源，不考慮電池?fù)p耗等問題。圖5描述了儲能系統(tǒng)的充電、放電2種基本工作模式。

圖5 儲能系統(tǒng)工作模式Fig.5 Operating mode of ESS

當(dāng)蓄電池組向電網(wǎng)放電輸出能量時(shí)，DC／DC變換器為Boost電路，工作在升壓模式，PWM變流器工作在逆變狀態(tài)；當(dāng)蓄電池組從電網(wǎng)吸收能量充電時(shí)，PWM變流器工作在整流狀態(tài)，DC／DC變換器為Buck電路，工作在降壓模式。PWM變流器為電壓源型，直流側(cè)并聯(lián)電容器與DC／DC變換器輸出端相連，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電容電壓維持在恒定值。

儲能系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖中，RL為寄生電阻；L為變換器直流側(cè)電感；Cbat為電池側(cè)電容；Cdc為輸出端電容器；RE和LE分別為儲能系統(tǒng)外接三相交流電路的等效電阻及電抗；ibat、iL和idc分別為流過直流電池的電流、流過RL和L的電流以及輸出電流；ubat、uin和udc分別為直流電池電壓、直流升壓電路的輸入電壓和輸出端電容器電壓。

2.1.2 儲能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

PWM變流器的目標(biāo)是控制交流側(cè)輸出功率，采用功率解耦控制法，同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d軸與電網(wǎng)電壓相量重合，在同步坐標(biāo)系下交流側(cè)輸出電壓與電網(wǎng)電壓的關(guān)系如式（4）所示。

其中，utd、utq分別為無窮大電網(wǎng)相電壓峰值ut的d、q軸分量；uEd、uEq分別為儲能系統(tǒng)輸出電壓uE的d、q軸分量；iEd、iEq分別為儲能系統(tǒng)輸出電流iE的d、q軸分量。

2.2 儲能系統(tǒng)的控制策略

DC／DC變換器采用串級雙閉環(huán)控制方法［19］，控制框圖如圖7所示。外環(huán)為電壓控制，內(nèi)環(huán)為電流控制，且電流控制環(huán)的帶寬遠(yuǎn)小于電壓控制環(huán)的帶寬，圖中，表示輸出端電容器的參考電壓值，電流指令值是由電壓偏差信號經(jīng)過歸一化之后輸入PI調(diào)節(jié)器所產(chǎn)生，目的是穩(wěn)定輸出端電容器電壓。與實(shí)際電流iL的偏差值經(jīng)過內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器得到調(diào)制比m，與載波信號比較后產(chǎn)生PWM信號，該P(yáng)WM信號在電池放電模式下驅(qū)動電路下管VTd工作，上管VTu關(guān)斷；當(dāng)電池充電時(shí)，該P(yáng)WM信號驅(qū)動電路上管VTu工作，下管VTd關(guān)斷，通過判斷直流側(cè)電池輸出電流iL的方向完成驅(qū)動信號的切換。

圖6 儲能系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖Fig.6 Circuit diagram of ESS

圖7 DC／DC變換器控制框圖Fig.7 Block diagram of DC／DC converter control

交流側(cè)PWM逆變器采用功率解耦控制［20］，在電壓定向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，交流側(cè)輸出有功功率可以通過控制輸出電流的d軸分量調(diào)節(jié)，無功功率可以通過控制輸出電流的q軸分量調(diào)節(jié)。

2.3 儲能系統(tǒng)附加阻尼控制

儲能系統(tǒng)利用其自身既能輸出無功功率又能輸出有功功率的特點(diǎn)，參考傳統(tǒng)大型旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)低頻振蕩抑制控制方法，采用電壓頻率偏差和幅值偏差等擾動信號，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組軸系發(fā)生扭振時(shí)，儲能系統(tǒng)響應(yīng)輸出或吸收有功功率、無功功率，提高風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)的阻尼。在電流環(huán)基礎(chǔ)上引入外環(huán)控制，母線電壓頻率偏差作為有功外環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入，輸出信號為有功電流附加指令；母線電壓幅值偏差作為無功外環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸入，輸出信號即無功電流附加指令。儲能系統(tǒng)PWM變流器附加阻尼控制框圖如圖8所示。圖中，分別為儲能系統(tǒng)輸出有功及無功功率的參考值；為無窮大電網(wǎng)頻率的參考值；為無窮大電網(wǎng)電壓的參考值；分別為所需阻尼電流的 d、q 軸分量；Sa、Sb、Sc為PWM控制器生成的三相控制電路的開關(guān)信號。

圖8 儲能系統(tǒng)附加阻尼控制策略Fig.8 Additional damping control of ESS

3 仿真及結(jié)果

利用Simulink對本文提出的基于儲能系統(tǒng)的機(jī)網(wǎng)扭振抑制策略進(jìn)行時(shí)域模型仿真，分別針對遠(yuǎn)端系統(tǒng)電壓發(fā)生電壓暫降和頻率波動2種小干擾情況，觀察風(fēng)電機(jī)組扭振的阻尼情況，驗(yàn)證儲能設(shè)備是否增強(qiáng)了風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)阻尼特性。

3.1 風(fēng)電機(jī)組加裝儲能系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)

在Simulink仿真軟件中按圖9所示接線原理連接各模塊電路。雙饋風(fēng)電機(jī)組模塊的母線與儲能設(shè)備模塊并聯(lián)，雙饋風(fēng)電機(jī)組模塊通過690 V／10 kV變壓器接至10 kV母線，儲能設(shè)備通過400 V／10 kV變壓器接至10 kV母線，其最大輸出功率為2 MV·A。儲能模塊的仿真模型按照圖6所示的電路結(jié)構(gòu)搭建。

圖9 仿真電路原理圖Fig.9 Schematic diagram of simulation circuit

3.2 儲能系統(tǒng)對機(jī)網(wǎng)扭振抑制的仿真結(jié)果及分析

3.2.1 網(wǎng)側(cè)電壓暫降時(shí)儲能系統(tǒng)的扭振抑制效果

當(dāng)網(wǎng)側(cè)電壓暫降引起風(fēng)電機(jī)組母線電壓波動時(shí)，儲能系統(tǒng)增加無功輸出支撐母線電壓。圖10所示為儲能設(shè)備對線路末端無窮大系統(tǒng)電壓暫降至0.92 p.u.持續(xù)時(shí)間0.1s的響應(yīng)情況，圖中，iO為交流側(cè)輸出電流。穩(wěn)態(tài)時(shí)，儲能系統(tǒng)輸出恒定有功功率0.5 MW，無功輸出為零，直流側(cè)輸出電流、交流側(cè)輸出電流以及直流母線電壓均保持穩(wěn)定；在1.2 s時(shí)，系統(tǒng)電壓降落至0.92 p.u.，從直流輸出電流可以看出，儲能系統(tǒng)有功輸出保持不變，而交流側(cè)輸出電流的變化表明，儲能系統(tǒng)無功電流輸出增加，直流母線電壓保持穩(wěn)定；當(dāng)電壓波動清除時(shí)，儲能系統(tǒng)直流輸出電流和交流側(cè)輸出電流恢復(fù)穩(wěn)定值，輸出無功功率為零。

圖10 儲能系統(tǒng)對網(wǎng)側(cè)電壓暫降的響應(yīng)Fig.10 Response of ESS to grid-side voltage sag

圖11為風(fēng)電機(jī)組低速軸轉(zhuǎn)矩（標(biāo)幺值）的振蕩情況及輸出無功波形，可以看出，當(dāng)投入儲能系統(tǒng)后，其附加阻尼控制使得扭振情況得到明顯改善，低速軸轉(zhuǎn)矩的最大振蕩幅值小于1.01 p.u.，遠(yuǎn)小于無儲能時(shí)的系統(tǒng)振蕩幅度，可見，風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)動態(tài)阻尼特性顯著提高。

3.2.2 系統(tǒng)頻率波動時(shí)儲能系統(tǒng)的扭振抑制效果

（1）頻率降低。

系統(tǒng)母線電壓頻率降低時(shí)儲能系統(tǒng)的響應(yīng)如圖12所示。穩(wěn)態(tài)時(shí)，儲能系統(tǒng)輸出有功和無功功率均為零，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組母線電壓頻率下降至49.8 Hz時(shí)，頻率偏差信號輸入外環(huán)PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生附加有功電流指令，有功電流開始增加，并輸出有功功率。

圖11 無功功率輸出及扭振抑制效果Fig.11 Reactive power output and torsional vibration suppression

圖12 系統(tǒng)電壓頻率降低時(shí)儲能系統(tǒng)交流側(cè)輸出Fig.12 AC-side output of ESS when system voltage frequency decreases

直流側(cè)輸出電流與電容電壓響應(yīng)如圖13所示，隨著儲能系統(tǒng)輸出有功功率，蓄電池工作在放電模式，輸出電流開始增加，電容電壓在此期間暫降，在故障解除后，輸出電流和電容電壓均恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。

圖13 系統(tǒng)電壓頻率降低時(shí)儲能系統(tǒng)直流側(cè)輸出Fig.13 DC-side output of ESS when system voltage frequency decreases

圖14所示為儲能設(shè)備投入前后風(fēng)電機(jī)組軸系對頻率干擾的振蕩情況，從低速軸轉(zhuǎn)矩（標(biāo)幺值）曲線可以觀察到，不含儲能系統(tǒng)時(shí)，發(fā)生在1.0 s的頻率擾動激發(fā)軸系扭矩振蕩，扭振振幅接近1.02 p.u.，經(jīng)過4 s左右轉(zhuǎn)矩逐漸收斂至穩(wěn)態(tài)；而投入儲能設(shè)備后，扭矩的起振幅值很小，相當(dāng)于風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的扭矩波動，儲能輸出的有功功率有效地抑制了風(fēng)電機(jī)組軸系扭振。

圖14 頻率降低時(shí)扭振抑制效果Fig.14 Torsional vibration suppression when frequency decreases

圖15顯示了風(fēng)電機(jī)組定子側(cè)輸出有功功率在投入儲能系統(tǒng)前后的變化情況，其中，有功功率用標(biāo)幺值表示。受系統(tǒng)頻率降低的影響，軸系扭振被激發(fā)，從而導(dǎo)致有功功率的波動，而投入儲能設(shè)備后，軸系扭振被有效抑制，定子側(cè)輸出有功功率保持平穩(wěn)?？梢姼郊幼枘峥刂颇軌蛱岣唢L(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)阻尼特性。

圖15 頻率降低時(shí)有功功率波動的抑制效果Fig.15 Active power fluctuation suppression when frequency decreases

（2）頻率升高。

當(dāng)母線頻率升高時(shí)，PWM變流器交流側(cè)輸出響應(yīng)曲線如圖16所示，此時(shí)，頻率偏差信號產(chǎn)生的有功電流指令使儲能系統(tǒng)從網(wǎng)側(cè)吸收有功功率，功率從系統(tǒng)流向儲能設(shè)備。

網(wǎng)側(cè)頻率升高時(shí)直流側(cè)輸出電流與電容電壓的響應(yīng)如圖17所示，流入蓄電池的充電電流增至600A左右，并在故障解除后恢復(fù)為零，電容電壓在此期間暫時(shí)升高，隨后恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。

圖16 系統(tǒng)電壓頻率升高時(shí)儲能系統(tǒng)交流側(cè)輸出Fig.16 AC-side output of ESS when system voltage frequency increases

圖17 系統(tǒng)電壓頻率升高時(shí)儲能系統(tǒng)直流側(cè)輸出Fig.17 DC-side output of ESS when systemvoltage frequency increases

圖18 頻率升高時(shí)的扭振抑制效果Fig.18 Torsional vibration suppression when frequency increases

圖18為風(fēng)電機(jī)組低速軸轉(zhuǎn)矩（標(biāo)幺值）的振蕩情況，含儲能系統(tǒng)時(shí)，風(fēng)電機(jī)組軸系扭振現(xiàn)象微弱，扭矩振蕩得到明顯抑制。儲能設(shè)備的有功功率支撐并沒有改善風(fēng)電機(jī)組母線電壓頻率的降低程度，這是因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)具有最大有功功率跟蹤輸出特性，與傳統(tǒng)大型旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)不同，風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子沒有固定轉(zhuǎn)速，而是依靠變流器輸出工頻電壓，輸出電壓頻率與有功功率之間沒有天然的下垂特性。因此，儲能系統(tǒng)的附加阻尼有功功率不會改善風(fēng)電機(jī)組母線電壓頻率。

4 結(jié)論

本文提出了基于儲能系統(tǒng)的雙饋風(fēng)電機(jī)組機(jī)網(wǎng)扭振抑制策略。根據(jù)儲能系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，利用電壓幅值偏差和頻率偏差信號建立了基于儲能系統(tǒng)的附加阻尼控制策略，既能輸出無功功率穩(wěn)定風(fēng)電機(jī)組母線電壓，也可以交換有功功率，抑制由電網(wǎng)頻率波動引起的扭振現(xiàn)象。

時(shí)域仿真結(jié)果表明：

a.當(dāng)電網(wǎng)頻率波動（增大或減小0.2Hz）引起風(fēng)電機(jī)組軸系扭振時(shí)，儲能設(shè)備有功功率控制環(huán)起作用，利用頻率偏差信號輸出或吸收有功功率，將無附加儲能系統(tǒng)時(shí)低速軸接近1.02 p.u.（頻率下降時(shí)為0.98 p.u.）的最大扭振幅值降低至等同于穩(wěn)態(tài)時(shí)軸系扭矩波動的幅值，成功抑制了軸系扭振，并且緩解了風(fēng)電機(jī)組輸出有功功率波動；

b.當(dāng)風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)受到遠(yuǎn)端無窮大電網(wǎng)電壓暫降至0.92 p.u.的干擾時(shí)，儲能設(shè)備利用風(fēng)電機(jī)組母線電壓幅值偏差信號，輸出無功功率支撐母線電壓，將無附加儲能系統(tǒng)時(shí)低速軸高于1.01 p.u.的最大扭振幅值降低至遠(yuǎn)小于1.01 p.u.的值，有效抑制了軸系扭振。

仿真結(jié)果表明了本文提出的基于儲能系統(tǒng)的雙饋風(fēng)電機(jī)組機(jī)網(wǎng)扭振抑制策略可以很好地抑制由網(wǎng)側(cè)電氣小擾動所引起的風(fēng)電機(jī)組軸系扭振現(xiàn)象，具有進(jìn)一步研究以及實(shí)用的價(jià)值。

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