为探讨风电机组轴系振荡这一问题,推导出了双馈风电机组电磁、机械耦合支路的传递函数,首次建立了完全反映双质量块动态特性的轴系振荡复转矩分析模型,得到轴系振荡同步转矩系数及阻尼转矩系数的表达式,并进一步分析了该系数随风电机组不同运行转速的变化规律,揭示了风电机组在最大风功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制模式下运行转速对其轴系振荡模式的作用机理。最后,通过特征值分析和时域仿真分析验证了所建模型及分析结果的准确性。?机组传动轴系的双质量块详细模型，对其小干扰过程中的电磁耦合、机械耦合关系进行了深入分析，并通过定量推导得到了表征电磁耦合回路及机械耦合回路的传递函数。首次建立起可以完全反映轴系双质量块动态特性的单机系统复转矩分析模型，并基于此模型进一步推导得出了轴系振荡模式的同步转矩系数及阻尼转矩系数各分量的数学表达式。定量分析了风电机组在最大风率跟踪（MPPT）控制模式下不同运行转速对其轴系振荡模式的影响机理。1双馈风电机组模型本文所研究的双馈风电机组单机无穷大系统如图1所示，双馈电机定子直接与电网相连，双馈风电机组运行-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动液压滚圆机滚弧机转子通过一个背靠背变频器接入电网，以双馈风电机组机端电压的额定值为基准值，则其机端电压标幺值为Us=1.0。1.1机械传动系统在进行轴系振荡分析时，

转载中国知网整理! www.suoguanjixie.name可将风轮机与齿轮箱等效为一个质量块，发电机等效为另一质量块，并将齿轮箱转动柔性等效至传动轴[18]，这样，风电机组的机械传动系统可以用考虑到轴系刚性作用和转动阻尼作用的两质量块模型表示。在统一标幺后，折算到高速轴的微分方程如式(1)所示式中：Hg、Ht分别为发电机和风轮机的惯量常数；sθ表示轴系扭转角度，BNω=2πf表示系统额定频率Nf下的基准转速，ωr、ωt分别为发电机转子和风图1双馈风电机组单机无穷大系统双馈风电机组运行转速对其轴系振荡影响机理的复转矩分析2093析模型，并让其转子转速标幺值ωr=0.7~1.2。对不同运行转速下的模型进行线性化，得到风电机组小干扰特征值后筛选出轴系振荡模式，并将之与表1中的计算结果进行对比。由图3可以看出：当风电机组处于不同的运行转速时，小干扰仿真分析得到的轴系振荡阻尼比及频率均与理论计算得到的值一致，验证了前文中风电机组轴系振荡复转矩分析模型的准确性。3.2轴系振荡模式各转矩分量分析为了更深入的揭示轴系振荡模态随风电机组运行转速变化的原因，将表2中的风电机组轴系振荡特征值s代入到式(23)(26)，计算得到风电机组轴系振荡同步转矩系数Ks(s)及其分量Kes(s)和Kms(s)，阻尼转矩系数Kd(s)及其分量Ked(s)和Kmd(s)如表3所示(由于Kgs=0.4125及Kgd=0，均为常数，表中并未列出)。将表3中得到的风电机组轴系振荡同步转矩系数Ks(s)及其分量Kes(s)和Kms(s)，阻尼转矩系数Kd(s)及其分量Ked(s)和Kmd(s)画出如图4所示。由表3和图4可见，当风电机组处于MPPT控制模式时，在不同的运行转速下，其轴系振荡同步转矩系数Ks、阻尼转矩系数Kd各分量的特性如下：1）由于风电机组传动轴刚性系数K、阻尼系数D不随其运行转速的变化而变化，故表征风电机组轴系固有特性的Kgs、Kgd始终保持不变。并且通过计算得到Kgs>0，Kgd=0（由于给定风电机组参数中K>0且D=0）。2）由于风电机组运行在MPPT控制模式下时不根据转子转速的反馈调节风轮机捕获的机械功率，桨距角始终保持为0，并且风轮机惯量常数Ht较大，故msK(s)≈0、mdK(s)≈0。对于轴系振荡而言，此时机械耦合支路近似双馈风电机组运行-数控滚圆机滚弧机折弯机张家港电动液压滚圆机滚弧机 转载中国知网整理! www.suoguanjixie.name