雙饋風機對電網頻率擾動的動態響應建模與分析

李魯陽，王方政，陳 磊，王 羅，閔 勇，劉喜泉

（1.清華大學電機工程與應用電子技術系，北京市 100084；2.中國長江三峽集團有限公司科學技術研究院，北京市 100038）

0 引言

隨著能源結構轉型的持續推進，風電、光伏等新能源大量替代傳統同步發電機并入電網，電力系統的動態特性發生巨大變化。新能源發電設備常采用最大功率點跟蹤（MPPT）控制，并利用電力電子接口裝置并網，輸出功率的控制目標是最大化利用風能、太陽能資源，而且不與電網直接耦合，所以在不附加頻率控制策略時一般被認為不響應系統頻率變化。因此，新能源大量替換同步發電機后導致系統調頻能力降低，是含高比例新能源、高比例電力電子設備的電力系統頻率安全問題日益突出的主要原因。

雙饋風機（下文簡稱DFIG）是風力發電的主要形式之一，傳統的觀念認為DFIG 受轉子側變流器的控制從而與電力系統解耦，風機的出力以最大化利用風能為目標，不響應系統頻率變化［1-5］。但是，DFIG 和電網通過定子回路及電機內部的磁路直接耦合，機電解耦是通過控制實現的。對于一個由狀態偏差所驅動的控制器而言，響應的延時特性必然導致風機和電網存在耦合，DFIG 在機電耦合及控制器的共同作用下會響應系統頻率擾動。在DFIG占比較高的系統中，忽略其動態特性將導致系統頻率動態分析及安全評估與實際情況存在偏差［6-7］。

已有研究注意到該特性，并在DFIG 的頻率響應建模和特性分析方面展開了一些研究。……