[發明專利]一種利用永磁同步風機旋轉動能提高電力系統阻尼的方法

有效

• 申請號: 201310460169.0
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103490435A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 王曉茹;譚謹;和鵬;王祥超
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02P21/14
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

1.一種利用永磁同步風機旋轉動能提高電力系統阻尼的方法，其作法是：

A、區域間振蕩模式的辨識

對含永磁同步風機的兩區域電網用廣域量測系統實時測量其聯絡線的功率信號，得到功率信號序列P_ac，然后通過數據預處理去掉直流分量得到功率波動信號序列ΔP_ac，再利用基于總體最小二乘-旋轉不變子空間算法(TLS-ESPRIT)的參數估計方法，對功率波動信號序列ΔP_ac進行模式辨識，辨識出含永磁同步風機（PMSG）的兩區域電網的區間振蕩模式頻率ω_d；

B、阻尼控制器參數的整定

在永磁同步風機轉子側的變流器控制的有功控制環附加頻率為ω_d的擾動信號條件下，測量風機轉子轉速ω與輸出風電P_d的相角差輸出風電P_d與區域間慣量中心角頻率ω_COI的相角差為并計算出所需補償的相位角然后整定出永磁同步風機附加阻尼控制器中的增益環節的增益系數K；并采用相位補償法，整定出永磁同步風機附加阻尼控制器中的相位補償環節的第一、第二時間常數T_a、T_b；

C、阻尼控制

將A步的聯絡線的功率信號P_ac的反相信號-P_ac作為附加阻尼控制器的輸入信號，附加阻尼控制器的輸出信號為風機轉速調整信號ω_damp送至永磁同步風機轉子側變流器控制的有功控制環；使風機轉速在基準轉速上按該風機轉速調整信號ω_damp進行調整，從而利用永磁同步風機旋轉動能使電力系統阻尼提高。

2.如權利要求1所述的一種利用永磁同步風機旋轉動能提高電力系統阻尼的方法，其特征在于，所述A步中利用基于總體最小二乘-旋轉不變子空間算法(TLS-ESPRIT)的參數估計方法，對功率波動信號序列ΔP_ac進行模式辨識，辨識出含永磁同步風機（PMSG）的兩區域電網的區間振蕩模式頻率ω_d的具體做法是：

A1、用功率波動信號序列ΔP_ac中的采樣數據ΔP_ac(0)，ΔP_ac(1)，...，ΔP_ac(N-1)構造Hankel數據矩陣：

X=ΔPac(0)ΔPac(1)...ΔPac(M-1)ΔPac(1)ΔPac(2)...ΔPac(M).........ΔPac(L-1)ΔPac(L)...ΔPac(N-1)]]>

上式中，N為采樣數據的個數，M=[N/2]，L=N-M+1；

A2、對矩陣X進行奇異值分解：

X=svdUΣVH]]>

上式中，表示奇異值分解；H表示共軛轉置；U為矩陣X的左奇異值向量；V為矩陣X的右奇異值向量；∑為對角陣，對角元素為矩陣X的奇異值ξ₁，ξ₂，...，ξ_max(L,M)；max(L,M)表示取L、M中的最大值；

A3、確定信號子空間的階數p

對角陣∑中的元素ξ₁>ξ₂>...>ξ_i>...，找出滿足ξ_i/ξ₁<0.01的最小的位置i，取信號子空間的階數p=i；使右奇異值向量矩陣V=[V_s,V_n]，其中V_s為p階右奇異值向量信號子空間，V_n為右奇異值向量噪聲子空間；

A4、令符號↑，↓分別表示矩陣刪除矩陣的第1行和最后1行，構造矩陣[V₁,V₂]，并進行奇異值分解

[V1,V2]=svdU′Σ′V′]]>

上式中，U'為矩陣[V₁,V₂]的左奇異值向量；V'為矩陣[V₁,V₂]的右奇異值向量；∑'為對角陣，對角元素為矩陣[V₁,V₂]的奇異值；

A5、把V'分成4個p×p的分塊矩陣

V′=V′11V′12V′21V′22]]>

A6、計算的特征值λ_j(j=1,2,...,p)，下標j為特征值λ_j的序號；

A7、計算功率波動信號序列ΔP_ac中各分量的頻率ω_j、衰減系數σ_j和阻尼比ζ_j

ωj=arg(λj)Tsσj=-1n|λj|Tsζj=σjσj2+ωj2]]>

其中：T_s為采樣時間，arg為取λ_j的角度，ln為取自然對數；

A8、選取頻率在0.2～0.7Hz之間，且阻尼比ζ_j=k小于0.05對應的特征值λ_k為區域間振蕩模式，即區域間振蕩模式的頻率ω_d=ω_k。