[發明專利]基于DFIG-FMAC-PSS控制的風電并網系統暫態穩定性改善方法

無效

• 申請號: 201310712823.2
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103812132A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 匡洪海;李圣清
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種風電并網系統的暫態穩定性改善方法，特別是一種基于DFIG-FMAC-PSS控制的風電并網系統暫態穩定性改善方法。?

背景技術

目前，由風力發電和大電力系統組成的風電并網系統，具有充分利用可再生能源、提高環保性和經濟性等諸多優點，在可持續發展和降低環境污染方面起到越來越重要的作用。但風電并網后會對系統的穩定運行產生影響，會影響到系統電壓的波動和電能質量，還會造成諧波污染，其中由風電并網產生的電壓波動和閃變是主要負面影響。如何消除負面影響、保證系統暫態穩定性不降低是當前需解決的問題。在并網系統的同步發電機（SG）裝設自動電壓調節器（AVR）和電力系統穩定器（PSS）可保持系統穩定，但當SG被切斷以調節風力，其阻尼作用會喪失。解決這一問題經濟可行的辦法是在并網系統的雙饋感應發電機（DFIG）裝設這些裝置并進行DFIG-FMAC-PSS控制。2005年第4期的《IEEE?Transaction?on?Power?Systems》中《Control?of?DFIG-Based?Wind?Generation?for?Power?Network?Support》一文提出采用轉子磁鏈幅值和相角控制（FMAC）方案，其優點是可減少功率控制環和電壓控制環間相互影響，使故障后系統阻尼和電壓恢復加強，但該文沒有考慮將FMAC和PSS控制相結合。?

發明內容

本發明的目的是提供一種基于DFIG-FMAC-PSS控制的風電并網系統暫態穩定性改善方法。該方法能較好地提供電壓控制、促進阻尼作用和提高風電并網的暫態穩定性，通過DFIG裝設的AVR進行轉子電壓幅值調整，PSS進行角度調整，可實現對發電機的端電壓和輸出功率的FMAC控制。仿真和實驗結果表明，該方法能大大減少功角、電壓波形以及輸出功率的振蕩，使DFIG風電并網系統的暫態穩定性大大提高，故障后的系統迅速恢復到穩定狀態。?

為達到上述目的本發明采用的技術方案是：基于DFIG-FMAC-PSS控制的風電并網系統暫態穩定性改善方法，包括建立DFIG數學模型（1）、形成DFIG的FMAC控制方法(2)、形成DFIG的FMAC-PSS控制方法(3)?、DFIG-FMAC-PSS控制方法的實施(4)。?

所述的建立DFIG數學模型（1）是通過派克方程推導而來，使用動態模型來描述風力渦輪發電機，采用暫態后的電勢來表示DFIG的動態模型。?

所述的形成DFIG的FMAC控制方法(2)?是由兩個截然不同的電壓控制環和功率控制環構成，通過調節轉子磁鏈矢量的幅值和相角來對發電機的端電壓和輸出功率進行控制，當FMAC控制DFIG時，占優特征值會隨著發電機容量的增加慢慢向左半平面移動。?

所述的形成DFIG的FMAC-PSS控制方法(3)?是在DFIG的FMAC基本控制方案中加入輔助的PSS控制環。在DFIG采用FMAC控制的同時，也在DFIG中，使用定子電功率作為PSS輸入信號，PSS的輸出信號被引入到FMAC基本控制方案中，即將PSS加入到FMAC??功率環外加點處的參考設定點上。基于特征值方法設計的PSS回路輸入信號最初通過消除環節進行高通濾波處理，然后通過補償器反饋，這樣可提供合適的增益和相位移，以確保適當的控制性能和對系統的正阻尼作用。?

所述的DFIG-FMAC-PSS控制方法的實施(4)?是通過DFIG設置的AVR對轉子電壓幅值進行調整，PSS對角度進行調整，實現對發電機的端電壓和輸出功率的FMAC控制，從而將與系統振蕩有關的特征值移動到指定的位置，同時保持系統的其他特征值在復平面可接受的范圍。?

綜上所述，DFIG-FMAC-PSS控制方案經濟可行，能提供電壓控制、促進阻尼作用和提高風電并網系統的穩定性。當并網系統中SG被切斷以調節風力，失去阻尼作用，若在DFIG設置AVR和PSS并進行DFIG-FMAC-PSS控制，則可為風電并網系統暫態穩定性改善提供一個經濟有效的方法。?

附圖說明

圖1??DFIG-FAMC-PSS控制方法。?

圖2??風電并網測試系統。?

圖3??無FMAC和PSS控制的DFIG風電并網系統波形。?

圖4??有FMAC控制的DFIG風電并網系統波形。?

圖5??有SG-PSS控制的DFIG風電并網系統波形。?

圖6??有DFIG-FMAC-PSS控制的DFIG風電并網系統波形。?

具體實施方式