[發明專利]一種風電經柔直并網系統控制器參數優化設計方法

在審

• 申請號: 202110260632.1
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113162096A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 王嘉銘
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種風電經柔直并網系統控制器參數優化設計方法，包括以下步驟：步驟1，建立直驅風電經柔直并網的全系統狀態空間小干擾動態模型；步驟2，進行風電場額定有功功率輸出情況下互聯系統控制器參數優化；步驟3，進行大于風電場有功功率輸出情況下互聯系統控制器參數微調；步驟4，檢驗風電場有功功率范圍內全系統的穩定性。此方案可快速得獲取限值內所有有功功率輸出運況下系統穩定運行的控制器最優參數值。

技術領域

本發明屬于電力系統穩定運行振蕩抑制領域，具體為一種風電經柔直并網系統控制器參數優化設計方法。

背景技術

21世紀以來，風電作為新能源快速發展。海上風電場采用直流送出相比于交流送出具有更好的技術優勢。其中基于模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流輸電技術(MMC-HVDC)具有諧波含量低、開關損耗小等優勢，直驅風電場經MMC-HVDC并網是未來的發展趨勢之一。

直驅風電場經MMC-HVDC并網會產生次同步振蕩問題。由于MMC換流站和風機網側變流器構成了電力電子化的輸電系統，其之間交互耦合作用很有可能激發次同步振蕩，嚴重威脅系統安全。

目前，風電并網系統次同步振蕩抑制策略主要為優化系統已有控制器的參數。現有的風機換流器控制器參數設計方案，不能滿足風電場不同的輸出功率下風機并網后系統小干擾穩定的要求。另一方面，目前抑制風電場次同步振蕩中控制參數優化的研究主要針對的是風電場經串補并網系統或風電場聯接弱交流電網系統，風電場經柔直并網系統控制其參數優化研究相對較少。

因而本專利提出一種用于直驅風電與柔直互聯系統控制器參數優化設計方法,在確保互聯系統穩定運行的的前提下，針對直驅風機變換器和柔直換流器控制參數進行優化，提高系統的小干擾穩定裕度。

發明內容

本發明目的是提高直驅風電場和柔直互聯系統的穩定裕度，進而避免和抑制風電場經柔直并網時發生的次同步振蕩，提高系統穩定性。

本文提出的參數優化方案，其技術方案包括以下步驟：

步驟1，建立直驅風電經柔直并網的全系統狀態空間小干擾動態模型；步驟2，進行風電場額定有功功率輸出情況下互聯系統控制器參數優化；步驟3，進行大于風電場有功功率輸出情況下互聯系統控制器參數微調；步驟4，檢驗風電場有功功率范圍內全系統的穩定性。

進一步，所述步驟1的具體過程為：

步驟1.1，建立直驅風電經柔直并網的全系統狀態空間小干擾動態模型，提取狀態矩陣A；

步驟1.2，根據風機SPWM和柔直NLC控制器性能要求，確定風機和柔直控制器參數的可行域；

步驟1.3，在風機和柔直各控制器參數可行域內生成一組控制器參數；

步驟1.4，設置最大迭代次數T_max。

進一步，所述步驟2的具體過程為：

步驟2.1，在風電場額定有功功率輸出情況下，計算狀態矩陣A的特征根，計算每個特征根的小干擾穩定裕度Y_i＝-R_e(λ_i)-|I_m(λ_i)|(λ_i為互聯系統第i個特征根，R_e(λ_i)為λ_i的實部，I_m(λ_i)為λ_i的虛部)，對所有特征根按照小干擾穩定裕度Y_i從大到小排列；