[發明專利]基于αβ坐標系的直驅風場內機組間諧波交互作用分析方法

有效

• 申請號: 201910378529.X
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN110086172B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 韓平平;汪龍建;董瑋;劉美茵
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學;中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種基于αβ坐標系的直驅風場內機組間諧波交互作用分析方法，其特征包括如下步驟：

步驟1：根據直驅風機主電路，利用式(1)建立直驅風機j的并網輸出電流方程：

式(1)中，i_gj為直驅風機j的并網輸出電流，為直驅風機j的參考電流，U_pcc為并網點電壓，s為頻域表達式算子，G_eq(s)為并網電流的傳遞函數，Y_eq(s)為等效導納，并有：

式(2)和式(3)中，L₁為逆變器側濾波電感，C_f為濾波電容，L₂為網側濾波電感，k_c為電容電流反饋系數；G_pwm(s)為逆變器模塊傳遞函數，G_c(s)為準比例諧振控制器傳遞函數，并有：

式(4)和式(5)中，k_p、k_r分別為控制器比例和諧振系數；ω₀、ω_c分別為基波角頻率和諧振項帶寬；T_s為逆變器開關周期；k_pwm為逆變器等效增益，并有：

k_pwm＝U_dc/U_tri (6)

式(6)中，U_dc為直流母線電壓，U_tri為三角載波幅值；

步驟2：根據單臺直驅風機并網輸出電流方程，搭建單臺并網直驅風機諾頓等效電路；

步驟3：根據直驅風場中各直驅風機在PCC點處并聯接入電網所形成的風場拓撲結構，以及所述單臺并網直驅風機諾頓等效電路，搭建并網直驅風場諾頓等效電路；

步驟4：當所有直驅風機的主電路參數、控制策略和參數均相同時，則利用式(7)得到并網點電壓U_pcc：

式(6)中，U_g為電網電壓，Y_g為電網等效導納，n為直驅風場中直驅風機并聯臺數；

步驟4：以n臺直驅風機的參考電流作為所述并網直驅風場諾頓等效電路的輸入量，以n臺直驅風機的并網輸出電流{i_gj|j＝1,2,…n}作為所述并網直驅風場諾頓等效電路的輸出量，利用式(8)建立兩者的關系表達式：

式(8)中，G(s)為所述并網直驅風場的傳遞函數矩陣，并有：

式(9)中，令傳遞函數矩陣G(s)中任意一個對角元素記為G_pp，任意一個非對角元素記為G_pq，其中，G_pp表示直驅風機自身并網輸出電流與參考電流之間的傳遞函數；G_pq表示直驅風機q的參考電流與直驅風機p的并網輸出電流之間的傳遞函數，p,q∈[1,n]且p≠q；

步驟5：利用式(10)得到傳遞函數G_pp和G_pq的表達式：

步驟6：將式(10)代入式(9)后，再利用式(11)計算不同頻率f下并網直驅風場諾頓等效電路的傳遞函數矩陣G(s)的RGA矩陣：

式(11)中，表示Hadamard積，f為并網直驅風場諾頓等效電路的頻率；

步驟7：根據所述RGA矩陣中的對角元素，判斷直驅風機不同機組控制回路間的交互作用隨頻率變化的特性：

若對角元素大于1，則表示機組控制回路間存在負交互作用；

若對角元素小于1，則表示機組控制回路間存在正交互作用；

若對角元素等于1，則表示機組控制回路之間沒有交互作用；

步驟8：改變控制器比例和諧振系數k_p和k_r、電容電流反饋系數k_c、電網等效電感L_g及風機臺數n后，返回步驟1順序執行，從而得到不同參數下直驅風場機組間交互作用隨頻率變化的RGA矩陣，進而得到機組間諧波交互作用的變化規律。