[發明專利]一種保持模型結構的直驅式風電場次同步振蕩等值方法

有效

• 申請號: 202011054846.5
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112217203B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 舒進;都勁松;楊俊;馬瑞瑞;馬晉輝;蔣成文;袁賽軍;李曉博;賈明祥
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;華能集團技術創新中心有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

1.一種保持模型結構的直驅式風電場次同步振蕩等值方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：設定直驅式風場參數

設定給定等值風電機組模型臺數m及外阻抗幅值平均百分誤差給定值γ_opt；

步驟2：獲取風電場外阻抗模型

通過解析計算方式或外加諧波信號掃頻方式得到次同步頻段直驅式風電場外阻抗模型

(1)解析計算方式：當單臺直驅風機運行在單位功率因數模式時，外阻抗解析模型如下所示；

式中：Z(s)為單臺直驅式風機外阻抗模型；V為風電場并網電壓，I為風機輸出工頻電流、L為風機逆變器出口濾波電感；ω₁為工頻電流的角頻率；s＝jω，ω為電流的角頻率，j為數學中虛數單位；

其中：H_i(s-jω₁)＝K_pi+K_ii/(s-jω₁)是電流內環PI調節器傳遞函數；其中是鎖相環的傳遞函數；K_p，K_i為鎖相環PI參數，K_pi，K_ii為電流內環PI參數；

設第k臺風機外阻抗解析模型為Z_k(s)，不計風電場內部連接網絡阻抗，則風電場外阻抗解析模型為各臺直驅風機外阻抗的并聯：

式中：Z₀(s)是風電場總外阻抗，n是原風場風機臺數；

(2)采用外加諧波信號掃頻方式：在直驅風電場并網點，測量次同步頻段各頻點的風電場并網電壓V_Freq.Points及電流I_Freq.Points，則

Z₀(s)＝V_Freq.Points/I_Freq.Points (3)

式中，Freq.Points表示指定的采樣頻點；

步驟3：計算等值模型參數、初值及其幅頻特性平均百分誤差γ_subopt

(1)建立等值模型及適應度函數

設用m臺直驅風機等值Z₀(s)，假設待優化參數為[x₁,x₂…x_k…x_m]，其中第k臺等值機參數為x_k＝[I_k,K_{p_k},K_{i_k},K_{pi_k},K_{ii_k},L_k]，將參數代入式(1)，記該等值機阻抗為Z(s,x_k)，則m臺等值機的總阻抗Z_Σ(s)為：

選擇幅頻特性平均百分誤差為適應度函數：

式中，Freq.Points表示指定的采樣頻點；

(2)建立約束條件

因等值機的總輸出電流應等于原模型的輸出電流；控制參數和等值濾波電感均為正數；得到等式約束和不等式約束如下所示：

3)優化求解

對適應度函數(5)及約束條件(6)，給定種群規模、遺傳代數，采用小生境遺傳算法，求解優化問題，得到各等值機參數為x_koptsub＝[I_koptsub,K_{p_koptsub},K_{i_koptsub},K_{pi_koptsub},K_{ii_koptsub},L_koptsub]及幅頻特性平均百分誤差γ_subopt；

步驟4：判斷γ_subopt是否小于誤差給定值γ_opt，如果滿足，則輸出等值模型參數，否則，等值機組數量m加1后，返回步驟3。