[發明專利]一種基于UPFC阻尼含風電系統振蕩特性的POD設計方法

有效

• 申請號: 201711285930.6
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN107968416B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 和萍;陶玉昆;李從善;楊存祥;張文忠;李凱章;耿斯涵;和艷萍;胡亞偉;李中全;胡威;朱莉亞
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;謝萍

1.一種基于UPFC阻尼含風電系統振蕩特性的POD設計方法，其特征在于，步驟如下：

S1，構建統一潮流控制器UPFC的模型；

S2，構建雙饋風力發電機組DFIG的模型；

S3，將步驟S1的UPFC模型和步驟S2的DFIG模型加入電網系統中；

S4，通過特征根分析和時域仿真方法，分析風電并網容量和UPFC補償度對電網系統阻尼特性的影響；當風電場出力不變，UPFC串聯補償水平不同時，從發電機功角振蕩曲線得出隨著串聯補償水平的提高，振蕩的幅度越來越小；當風電場出力不同，UPFC串聯補償水平相同時，從發電機功角振蕩曲線得出隨著風電場輸出功率水平的增加，振蕩的幅度越來越大；

S5，構造POD控制器的模型；

S6，將POD控制器的輸出端連接到步驟S3電網系統的UPFC的并聯側，并將電網系統聯絡線的信號作為POD控制器的輸入信號；

S7，針對步驟S4的電網系統，改變電網系統中同步發電機的出力和電網系統聯絡線傳輸功率，通過特征根分析和時域仿真方法，分析UPFC和POD控制器對電網系統阻尼特性的影響；加裝有POD控制器的UPFC在更廣泛的聯絡線傳輸功率范圍下增加系統阻尼，調整區域的整體發電量，區域的聯絡線傳輸功率發生改變；調解發電機出力，改變風電滲透率，研究不同DFIG滲透率下的區域間振蕩模式，得到隨著DFIG出力的增加，區域間振蕩模式1的頻率下降，阻尼比先降低再升高；區域間振蕩模式2的頻率和阻尼比升高。

2.根據權利要求1所述的基于UPFC阻尼含風電系統振蕩特性的POD設計方法，其特征在于，在步驟S1中，具體步驟為：S1.1，構建統一潮流控制器UPFC的數學模型；

所述統一潮流控制器UPFC，包括換流器VSC1、換流器VSC2、直流電容C、串聯電容C_se、并聯變壓器T_sh、串聯變壓器T_se、并聯等效電感L_sh、串聯等效電感L_se、線路等效電抗X_a和線路等效電抗X_b；換流器VSC1與換流器VSC2通過直流電容C相連并耦合；且換流器VSC1通過并聯等效電感L_sh和并聯變壓器T_sh接入到電網的節點1處，換流器VSC1向節點1輸入一個幅值可調的無功電流；節點1通過線路等效電抗X_a與節點a連接；換流器VSC2通過串聯等效電感L_se和串聯變壓器T_se接入電網，向電網輸入一個幅值和相位可調的電壓；且串聯變壓器T_se的二次側串聯在節點1和節點2之間，節點2通過線路等效電抗X_b與節點b連接；

S1.2，根據步驟S1.1，獲取統一潮流控制器UPFC串聯側的控制模型；

以節點1處的電壓V₁為基準，統一潮流控制器UPFC串聯側的時域控制模型為：

其中，P_b為節點2到節點b之間線路的有功功率；Q_b為節點2到節點b之間線路的無功功率；V₁為節點1的電壓；V_se為串聯電壓；θ_se為串聯電壓的相位角；V_R為線路等效阻抗電壓；θ_R為線路等效阻抗電壓的相位角；X_R為線路等效電抗；

將串聯側時域控制模型轉換到d-q坐標系下為：

其中，V_sed為串聯電壓V_se的d軸分量，V_bd為節點b電壓V_b的d軸分量，V_seq為串聯電壓V_se的q軸分量，V_bq為節點b電壓V_b的q軸分量；

S1.3，根據步驟S1.1，獲取統一潮流控制器UPFC并聯側的控制模型；

式中：V_shd為并聯電壓V_sh的d軸分量，I_shd為串聯電流I_sh的d軸分量，V_shq為并聯電壓V_sh的q軸分量，I_shq為串聯電流I_sh的q軸分量；

S1.4，根據步驟S1.1-S1.3，建立統一潮流控制器UPFC的三階動態模型；

其中：v₀為控制信號；如果控制信號v₀被使用，那么u₁、u₂、u₃是1，否則是0；v_p表示串聯電壓V_se與線路電流同相位的分量，在穩定狀態，輸入變量v_p0被設為0；v_q表示串聯電壓V_se與線路電流相差90°的分量，輸入變量v_q0決定在穩定狀態時v_q的大小；i_q表示與V₁正交的串聯電流i_sh的分量。