[發明專利]基于雙二階廣義積分器的DFIG次同步振蕩抑制方法

在審

• 申請號: 202011078966.9
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112165106A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 祖光鑫;武國良;李國強;田偉;王恩雙;張星;孫東陽
• 申請（專利權）人: 國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院;中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/01;H02J3/38
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 董玉嬌

基于雙二階廣義積分器的DFIG次同步振蕩抑制方法，屬于雙饋風力發電機次同步振蕩抑制領域。解決了現有在遠距離輸電線路中加入串補電容提升電能質量，會誘發風電場的DFIG機組發生次同步振蕩，影響電網的穩定性問題。本發明在對轉子變流器控制過程中，采用二階廣義積分器實現的鎖相環實現對利用鎖相環獲得相位θ₁過程中定子輸出電壓V_abc中的次同步諧波分量的濾除；還采用準諧振控制器實現的定子電流次同步分量抑制環，利用其生成DFIG轉子側轉子輸入電壓中次同步諧波分量的估計值，抵消DFIG轉子側轉子輸入電壓指令中的諧波分量。主要用于對DFIG實現的風力發電系統的次同步振蕩進行抑制。

技術領域

本發明屬于雙饋風力發電機(DFIG)次同步振蕩抑制領域。

背景技術

新能源發電并網滲透率逐步提高，風電并網容量不斷擴大。如何提高風電場并網穩定性以及提升電網穩定性是未來智能電網的主要問題。

通常風電場都建設在偏遠地區，因此將風能通過機電轉換后，需要較遠距離的電能輸送，才能將新能源電力輸出至負荷。現代電網中常在線路中采用串補電容的方式降低電感效應的影響，從而提高輸電線路的功率因數。串補電容的方法往往會使得電網產生低于電網頻率的低頻振蕩或次同步振蕩。

通常次同步振蕩是由兩個或以上的機械或電氣耦合的系統，在頻率低于50Hz下進行能量轉換形成的。根據能量轉換的輸入與輸出形式不同分為三類：其一為次同步諧振(SSR)，SSR為通常發生在火力發電中；其二為次同步扭矩相互作用(SSTI)，SSTI為風電機組軸系與控制參數不匹配的電力電子裝置引發的次同步振蕩；其三為次同步控制相互作用(SSCI)是由新能源發電系統的變流器與線路中的串補電容耦合振蕩引起的。如圖1所示，這是隨著風電滲透率逐步提高引起的電力系統中一種次同步振蕩現象。SSCI與前兩者SSTI和SSR不同，它的產生和傳遞與機械軸系沒有關聯，因此在輸電線路中的發散速度更快，對于電網系統的危害更大。

當線路發生次同步振蕩時，非理想電壓分量通過DFIG的定子繞組產生諧振電流，再通過電磁耦合在轉子繞組上感應出次同步電流分量。該諧振電流分量使得轉子電流發生畸變。轉子側變流器(RSC)的控制器檢測到電流畸變后，會調節電流環改變轉子繞組電壓，使得轉子電壓有次同步振蕩分量，轉子電壓的次同步振蕩分量進一步產生轉子次同步電流分量，如此若形成一個正反饋便會振蕩發散，進而引起整個DFIG風力發電系統振蕩，從而影響電網的穩定性。

而隨著國內特高壓線路的不斷建設，在雙饋風力發電機(DFIG)機電能量變換過程中，遠距離輸電成為了主要的發電形式。通過需要在線路中加入串補電容提升電能質量，但也會誘發風電場的DFIG機組發生次同步振蕩，影響電網的穩定性。因此，對于DFIG機組發生次同步振蕩，影響電網的穩定性的問題亟需解決。

發明內容

本發明目的是為了解決現有在遠距離輸電線路中加入串補電容提升電能質量，會誘發風電場的DFIG機組發生次同步振蕩，影響電網的穩定性問題，本發明提供了基于雙二階廣義積分器的DFIG次同步振蕩抑制方法。

基于雙二階廣義積分器的DFIG次同步振蕩抑制方法，該抑制方法包括如下過程：

首先、在對轉子變流器控制過程中，采用二階廣義積分器實現的鎖相環提取DFIG電網側定子輸出電壓V_abc中的基波正序分量，并進行鎖相，獲得當前時刻定子輸出電壓V_abc的相位θ₁，實現對利用鎖相環獲得相位θ₁過程中定子輸出電壓V_abc中的次同步諧波分量的濾除；