永磁直驱风力发电机的结构简单,运行安装成本低的优点使其逐步成为风力发电的主流。近年来,由于风电场的分布特性和机组电力电子设备的大量应用,直驱风电场发生多起次同步振荡事故严重影响其并网稳定性。在风电场实际运行中,LCL型并网逆变器相较于单电感或LC型在相同滤波效果下使用的电抗器更小,物料成本更低且对电网强度的影响更小,有利于系统的并网稳定;现有研究多集中在单电感或LC型并网逆变器的直驱风机稳定性分析与次同步振荡抑制,对LCL型并网逆变器的直驱风机次同步振荡抑制的相关研究较少。因此,本文以LCL型并网逆变器的直驱风电机作为研究对象,采用阻抗分析法在不同电网强度下推导了其等效数学模型,对主系统及控制系统的不同参数分别进行了讨论,探究次同步振荡的产生机理,并在这个基础上对三种提高次同步振荡并网稳定性的方法进行仿真与实验验证,从而达到对次同步振荡进行抑制的目的。通过Matlab/Simulink仿真平台搭建完整的风力机模型、永磁直驱发电机模型、全功率变流器和LCL滤波器的主系统小信号模型。根据该模型推导了计及电流环、直流电压环与锁相环的控制系统输出阻抗模型。在此基础上通过广义奈奎斯特稳定性判据结合并网点三相输出电流与直流电压仿真波形对电网强度、主电路参数与控制器参数、滤波器类型变化对系统稳定性进行分析,探究次同步振荡的产生机理。最后,在稳定性分析的基础上提出了控制参数相互配合、无功功率补偿和改进电压环控制的方法,以实现次同步振荡发生时能够及时有效进行抑制。结果显示,相较于单电感滤波器的直驱风机并网系统,LCL型并网逆变器能够在更小的滤波电感下实现相同的并网效果,降低电网等效阻抗,提高并网稳定性;当电网强度及电流环比例系数减小、电压环比例系数和锁相环带宽增大时,本文所建立的直驱风电机系统并网稳定性下降。通过控制参数的配合、对网侧进行无功功率补偿以及改进直流电压环控制的反馈结构能够有效抑制次/超同步振荡。最后,使用联轴器将一台电动机与一台发电机连接搭建出对拖实验平台,通过该实验平台对控制器参数变化对稳定性的影响及次同步振荡的抑制方法进行了验证,证明了本文所得结论与所用方法的有效性与可行性。该论文图片:71幅;表:4幅;参考文献:78篇