[發明專利]用于次同步振蕩抑制的風電機組變流器PI參數優化方法

有效

• 申請號: 201811142936.2
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109193699B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 王西田;趙大偉;劉時雨;楊冰燈;錢敏慧;陳梅;吳福保;丁杰;周鄴飛;朱凌志;陳寧
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;中國電力科學研究院有限公司;國網江蘇省電力有限公司檢修分公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明一種用于次同步振蕩抑制的風電機組變流器PI參數優化方法，其特征在于，包括如下步驟：獲取風電機組變流器的內環PI控制器的積分系數K_i；獲取最優PI參數軌線斜率；通過最優PI參數軌線斜率獲取內環PI控制器的比例系數K_p；對比例系數K_p進行驗證；若比例系數K_p滿足驗證條件，則結束；若比例系數K_p未滿足驗證條件，則返回步驟1，對內環PI控制器的積分系數K_i進行調整，直至比例系數K_p滿足驗證條件。本發明具有如下的有益效果：簡單易于實現，適用于風電機組變流器的PI參數的優化設計；可以有效改善系統次同步阻尼，避免次同步振蕩的發生；提出了變流器的PI參數優化設計的通用流程，且無需對特定系統進行仿真，簡化了PI參數優化設計流程。

技術領域

本發明涉及的是電力系統的安全與穩定領域，具體涉及到一種用于次同步振蕩抑制的風電機組變流器PI參數優化方法。

背景技術

近年來，隨著風電規模化集中開發利用的快速發展工程實踐中發生多起次同步振蕩(Subsynchronous Oscillation，SSO)事件，次同步振蕩從而成為一個受到特別關注的風電并網穩定性問題。2009年，某風電場因與送出線路上的串聯補償電容器之間發生相互作用，導致風電機組停機、撬棒電路損壞，這是世界范圍內首次見諸報道的新能源誘發次同步振蕩事故。2011年，某風電場群也曾發生次同步振蕩導致的多起多臺風電機組計劃外停機事故。2015年，新疆哈密某大型風電場經HVDC送出系統發生了嚴重的次/超同步頻率功率振蕩現象，導致距離風電場兩百公里以外相鄰汽輪機組的扭振保護被激發，三臺火電機組跳閘。目前，工程案例中已經出現多起風電集中外送系統的次同步振蕩問題，大規模電力系統的次同步振蕩研究成為了本領域的研究熱點。隨著次同步振蕩問題研究的深入，大規模電力系統設計也開始考慮次同步振蕩的抑制效果。

目前，交流次同步振蕩的抑制措施大致分為：系統阻尼控制，繼電保護，系統機組切除等。對于輔助控制引起的次同步振蕩問題，可以在在控制中采用附加阻尼控制，以發電機轉速偏差為輸入信號，對之作一定的相位補償，作為控制系統的附加控制信號，最終使發電機的電磁轉矩中產生一個阻尼次同步振蕩的轉矩分量，從而抑制次同步振蕩。可以看出，次同步振蕩抑制與系統自身控制器和控制策略有很大的關系。如果控制器設計不當，不僅起不到次同步振蕩的抑制作用，反而會加劇次同步振蕩的風險。一組參數優化的PI控制器，可以在不提高設備投入成本的基礎上有效抑制次同步振蕩。所以，通過PI控制器參數的優化設計來抑制次同步振蕩是十分必要的。

現有技術中已經提出了PI參數的設計方法，但都需要通過仿真來確定最佳阻尼對應的PI參數。目前，仍未有明確的公式等直接計算方法來獲得抑制次同步振蕩的PI控制器參數。PI參數受系統影響較大，而經過仿真來設計PI參數只能指導特定系統的PI控制器參數設計，無法適應電力系統頻繁的變化，從而難以應用在實際工程中。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種用于次同步振蕩抑制的風電機組變流器PI參數優化方法，適用于風電系統的變流器PI控制器參數優化設計，可以通過公式直接計算出優化的有次同步振蕩抑制作用的變流器PI參數，實用性較強，可以融合其他變流器參數優化設計條件，且易于實現。

為了解決上述技術問題，本發明一種用于次同步振蕩抑制的風電機組變流器PI參數優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，獲取風電機組變流器的內環PI控制器的積分系數K_i；

步驟2，獲取最優PI參數軌線斜率；

步驟3，通過最優PI參數軌線斜率獲取內環PI控制器的比例系數K_p；

步驟4，對比例系數K_p進行驗證；