[發明專利]一種風電機組側有源次同步振蕩抑制裝置及其方法

有效

• 申請號: 201611138934.7
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106786664B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 瞿興鴻;邵宜祥;石磊;孫素娟;趙紫龍;洪丹
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國網河北省電力公司;南京南瑞集團公司;國家電網公司;國電南瑞南京控制系統有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明涉及一種風電機組側有源次同步振蕩抑制裝置及其方法，包括小容量三相全控逆變器及其控制器，并聯連接于風電機組箱變低壓側，需采集風電機組箱變低壓側電網電壓、低壓側入網電流來提取次同步振蕩信息，同時采集附加逆變器自身的輸出電流和直流電壓作為控制反饋，補償風電機組次同步電流從而優化并聯點電流和電壓，從而增強整個系統在次同步頻帶上的電氣阻尼，實現整個風電并網系統輸出的次同步振蕩抑制,本發明便于已有工程改造實施，性能上可適應不同機網方式變化。

技術領域

本發明涉及一種風電機組側有源次同步振蕩抑制裝置及其方法，屬于新能源發電領域。

背景技術

近年來電網迅速發展，國內多個區域電網出現了風電與直流輸電或串補線路等電網結構相互作用形成的次同步振蕩現象，嚴重時可能導致區域內同步機組次同步保護動作、風電脫網等影響。與同步發電機組為主的傳統次同步振蕩問題不同，這類新型的風電參與的次同步振蕩現象還具有振蕩頻率和振蕩幅度隨機網方式變化而變化的特點。

目前針對風電參與的次同步振蕩研究所提的抑制措施大多從電網角度出發、按集中處理思路進行，例如改變電網串補投入情況避開諧振點，在風電場并聯點改造/新增并聯型靜止同步補償器（簡稱STATCOM）等，這類方法多基于振蕩頻率已知的情況下進行離線整定，提前計算系統諧振頻率，對運行方式改變的適應性較差。

從風電機組側進行次同步振蕩檢測和抑制不失為一種值得嘗試的解決途徑。有學者和專家提出基于風電機組自身變流器進行控制改進的處理方法，然而這一思路未考慮到當前風電設備廠商百花齊放，風電主機廠商和變流器廠商組合配套方式多樣，改造的技術難度和執行困難都不容小覷。

發明內容

本發明目的在于提供一種風電機組側有源次同步振蕩抑制裝置，實現風機次同步振蕩檢測和抑制功能，易于工程改造和實現，且造價成本低。本發明通過在附加三相全控逆變器來產生補償風電機組次同步電流的分量，優化并聯點電流和電壓，增強次同步頻帶上的電氣阻尼，實現系統的次同步振蕩抑制。

為實現上述發明目的，本發明提供的一種風電機組側有源次同步振蕩抑制裝置及其方法，其特征在于，包括與風電機組輸出端相連接的三相全控逆變器，所述風電機組輸出端連接風電機組箱變低壓側輸入端，所述三相全控逆變器與風電機組箱變低壓側輸入端相并聯連接；

其還包括一控制器，用于采集風電機組箱變低壓側電網電壓和風電機組低壓側入網電流，監測機組運行狀態，提取風電機組次同步振蕩信息，同時采集三相全控逆變器的輸出電流和直流電壓作為控制反饋，進而控制增強次同步頻帶上的電氣阻尼，實現整個風電并網系統輸出的次同步振蕩抑制。

進一步的，所述風電機組包括風力發電機以及與風力發電機連接的變流器。

進一步的，所述的三相全控逆變器采用IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管）器件，開關頻率幾千赫茲，輸出采用純電感濾波器，電感取值約為風力發電機及變流器輸出濾波電感的1~3倍。所述控制器的控制方式采用矢量控制和次同步振蕩抑制控制。

一種風電機組側有源次同步振蕩抑制方法，其特征在于，其方法步驟包括：

（1）采集風電機組箱變低壓側電網電壓e_abc、三相逆變器的輸出電流i_1abc、直流電壓Udc，按照常規矢量控制方法，經鎖相環和坐標變換得到電網電壓基準角度θ_e，經過直流電壓控制器和d軸電流控制器、q軸電流控制器，得到基波控制電壓分量e_cd1、e_cq1。

（2）采集低壓側入網電流i_wabc，坐標變換得到同步坐標表示值i_wd、i_wq，再經過帶通濾波器分離直流分量和高頻分量，得到次同步振蕩電流i_ssrd、i_ssrq。