严重故障下DFIG系统暂态同步稳定性分析与评估

在可再生能源并网系统的暂态稳定性分析中，尽管已有大量工作致力于详细的电磁暂态仿真和故障期间阶段的稳定性分析，但整个低电压穿越过程及相关的暂态稳定机理仍有待揭示。本文以双馈感应发电机系统为对象，将暂态过程划分为四个不同阶段，包括故障前、故障期间、故障后早期和故障后晚期，建立了每个阶段的完整机理模型，并详细研究了切换动力学。研究发现，在广义摇摆方程框架下，故障期间的动力学可由锁相环二阶方程确定。对于故障后早期阶段，可将其视为一系列准稳态，其主导驱动系统动力学仍可由广义摇摆方程描述。基于不稳定平衡点的局部动力学，系统暂态稳定性完全取决于故障后早期阶段的初始状态是否在其吸引域内。基于这些观察，发展了基于吸引域和基于等面积准则的暂态稳定性评估方法，并得到了广泛的数值仿真和硬件在环实验的支持。这项工作提供了清晰的物理图像，并完美解决了大多数DFIG工程场景中必须考虑严重故障和低电压穿越时的困难稳定性分析问题。