[發明專利]一種諧波電網電壓下混合風電場多目標協調控制方法

在審

• 申請號: 201910064296.6
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109742798A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 姚駿;劉遠;孫鵬;劉瑞闊;趙陽
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

本發明提供了諧波電網電壓下混合風電場多目標協調控制方法，混合風電場為含永磁直驅風電場和雙饋風電場的混合風電場。實時檢測混合風電場并網點電壓總諧波畸變率THD和永磁直驅風電系統總輸出有功P_total?P，當THD>5％時，永磁直驅風電系統控制目標為抑制并網點電壓總諧波畸變率。當THD<5％時，如果P_total?P≤0.8p.u.時，永磁直驅風電系統的控制目標為抑制總輸出電流5、7次諧波分量為零。如果P_total?P>0.8p.u.時，永磁直驅風電系統的控制目標為抑制總輸出有功、無功功率的6倍頻脈動分量。通過在永磁直驅風力系統網側增加抑制并網點諧波畸變率，抑制5、7次諧波電流以及抑制輸出有功、無功功率6倍頻脈動的輔助環節，該方法提高了混合風電場的并網穩定運行能力，改善了輸出電能質量。

技術領域

本發明涉及新能源發電領域，具體地說，涉及一種諧波電網電壓下混合風電場多目標協調控制方法。

背景技術

隨著大規模風力發電并網技術研究，結合永磁同步發電機和雙饋感應發電機這兩種主要機型各自優勢配置形成的混合風電場，正逐漸成為舊風電場改造和擴容的主要方向之一，獲得廣泛的關注。然而中國風能資源分布不均，大多分布在偏遠地區，使得風電場接入點往往處在電網末端，同時由于大量電力電子變流裝置的應用及負荷的非線性等因素，不可避免的給電力系統帶來諧波污染，一定程度上影響風電場的穩定運行并嚴重惡化輸出電能的質量。傳統的矢量控制策略已無法滿足諧波電網電壓下含永磁直驅風電場和雙饋風電場的混合風電場穩定并網運行要求。因此，如何改善諧波電網電壓下含永磁直驅風電場和雙饋風電場的混合風電場并網電能質量，提高其穩定運行能力是目前大規模風電發展關鍵問題。目前國內外學者已展開了相關研究，如已公開的下列文獻：

(1)Li Wang,Dinh Nhon Truong.Stability Enhancement of a Power SystemWith a PMSG-Based and a DFIG-Based Offshore Wind Farm Using a SVC With anAdaptive-Network-Based Fuzzy Inference System[J].IEEE Transactions onIndustrial Electronics.2013,60(7):2799-2807.

(2)全宇，年珩.不平衡及諧波電網下并網逆變器的諧振滑模控制技術[J].中國電機工程學報，2014，34(9)：1345-1352.

文獻(1)分析了含雙饋風電場和永磁直驅風電場的混合風電場群在理想電網條件下的運行特性，通過在并網點增設無功補償設備來提供無功功率，以增大電網的系統阻尼從而抑制系統低頻振蕩，但該文未考慮諧波電網下系統的運行特性，且無功補償設備會增加風電場系統成本。

文獻(2)深入分析電網電壓不平衡且諧波畸變條件下并網逆變器的運行特性，提出了基于諧振滑模控制器的改進控制策略，在一定程度上改善了傳統正、負序電流分離造成的延時現象并減小了比例積分控制器的設計難度，可實現輸出電流正弦或有功功率平穩的控制目標，但其并未根據運行工況分析如何選取控制目標，實際操作性不足，且未考慮抑制并網點電壓諧波畸變率問題。

發明內容

因此，本發明需要解決的問題是如何實現諧波電網電壓下含永磁直驅風電場和雙饋風電場的混合風電場的并網及穩定運行，以及改善混合風電場輸出電能質量。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種諧波電網電壓下混合風電場多目標協調控制方法，本混合風電場為含永磁直驅風電場和雙饋風電場的混合風電場，包括如下步驟：

S1、在無通信線互聯情況下實時檢測混合風電場并網點電壓總諧波畸變率和永磁直驅風電系統有功出力，當混合風電場并網點電壓總諧波畸變率THD>5％時，執行步驟S2，否則，執行步驟S3；