[發明專利]附加阻尼控制器的雙饋風機次同步振蕩抑制方法

有效

• 申請號: 202110042444.1
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112671009B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 朱介北;劉曉龍;王國琰;趙博文;徐洋;余露杰;李峰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

本發明設計了一種附加阻尼控制器的雙饋風機次同步振蕩抑制方法，應用于雙饋風機轉子側變流器控制中，需先配置參數隨后將所述的附加阻尼控制器引入雙饋風機轉子側換流器控制器，所述附加阻尼控制器由帶通濾波器、第一級增益放大器和第二級增益放大器級聯組成；兩級放大器參數根據轉子側換流器控制系統電流內環比例系數確定。轉子側電流內環電流誤差信號為阻尼控制器的輸入，輸出疊加至原內環輸出信號，最終實現抑制次同步振蕩效果。本發明無需增加額外采樣和測量環節，僅利用電流內環現有控制結構并稍加改進即可實現抑制雙饋風機串聯補償系統中發生的次同步振蕩的目的。

技術領域

本發明涉及雙饋風機技術領域，具體是一種附加阻尼控制器的雙饋風機次同步振蕩抑制方法。

背景技術

我國風能資源與負荷中心整體呈逆向分布，遠距離限制了風電的大規模送出。串聯補償輸電是解決電力遠距離送出的經濟有效的措施之一，一方面可顯著提高線路輸送能力、提高暫態穩定性以及運行經濟性，但另一方面同時存在著誘發次同步振蕩的風險。美國德克薩斯州南部電網、中國沽源風電場先后發生數起雙饋風機次同步振蕩事故，造成設備損壞，主變異響，風機解列等后果。

大量研究表明雙饋風機的次同步振蕩主要是由于雙饋風電機組、電力電子變流器控制系統與輸電線路的相互作用造成?，F有的振蕩抑制方案包括利用柔性直流輸電裝置和改進控制器設計。采用柔性直流輸電裝置抑制次同步振蕩需要在現有輸電結構中加入串聯型、并聯型或串并聯型的硬件設備，這些硬件設備需接入電網，具有較好的運行靈活性，但是會增加占地、設備以及后期運維投資。改進控制器設計需對現有控制器進行改進以增加次同步振蕩的阻尼，在現有研究中，安裝在雙饋風機控制器中的附加阻尼器往往需要采樣和處理附加控制信號且參數配置過于繁瑣，整體設計較為不便。如CN111181174A公開了一種附加阻尼控制的雙饋風機并網次超同步振蕩抑制方法，所述方法在雙饋風機轉子側變換器控制環節加入二階低阻濾波器用于抑制其產生；但是該方法參數配置過于繁瑣。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種附加阻尼控制器的雙饋風機次同步振蕩抑制方法，該方法通過在雙饋風機轉子側換流器控制器內環中設計基于帶通濾波器的附加阻尼控制器，以抑制雙饋風電場經串聯補償輸電線路外送系統中的次同步振蕩問題；僅通過利用現有的內環控制輸入信號即可實現抑制雙饋風機串聯補償系統中發生的次同步振蕩的目的。

本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種附加阻尼控制器的雙饋風機次同步振蕩抑制方法，應用于雙饋風機轉子側變流器控制中，包括以下步驟：

步驟1：當含雙饋風機的風電場和串聯補償電容的電力系統發生次同步振蕩時，根據風電場歷史運行數據或風電場預設的串聯補償等值串補度的大小確定三相電力系統的次同步振蕩頻率；

步驟2：根據得到的次同步振蕩頻率設計附加阻尼控制器，所述附加阻尼控制器由帶通濾波器、第一級增益放大器和第二級增益放大器級聯組成；具體實施步驟如下：

根據所述次同步諧振頻率確定所述帶通濾波器的傳遞函數特征角頻率，以通過所述帶通濾波器通帶范圍內的次同步信號；

根據所述的帶通濾波器傳遞函數在中心頻率處幅度為0dB的幅頻特性確定第一級增益放大器幅值增益；

所述第二級增益系數根據轉子側換流器控制器的電流內環PI參數確定；

步驟3：利用測量裝置采樣轉子電流，通過park變換得到dq軸下的轉子側內環電流測量值；通過轉子側外環控制器輸出得到dq軸下的電流內環參考值；然后將所述電流內環電流參考值與實際采樣的轉子側內環電流測量值之間的誤差信號通過所述附加阻尼控制器得到附加控制信號；

其中，所述誤差信號包括d軸和q軸電流誤差信號；所述d軸和q軸電流誤差信號分別通過附加阻尼控制器得到d軸和q軸附加控制信號；