[發(fā)明專利]基于虛擬阻抗控制的雙饋風機次同步振蕩抑制方法及系統(tǒng)

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• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN114696341A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設計）人: 楊靖;丁磊;孫勇;王志浩;法拉蒂爾;應有;梅立敏;許國東
• 申請（專利權）人: 浙江運達風電股份有限公司;山東大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開了一種基于虛擬阻抗控制的雙饋風機次同步振蕩抑制方法及系統(tǒng)，包括：三相靜止坐標系下的三相定子電流經(jīng)過濾波器后得到次同步頻段信號；對次同步頻段信號進行坐標變換，得到定子電流α、β軸分量；定子電流α、β軸分量分別經(jīng)過阻抗控制增益環(huán)節(jié)和阻抗控制修正環(huán)節(jié)后，得到兩相靜止坐標系下附加阻抗控制的輸出；進行兩相靜止坐標系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標系的坐標變換，得到附加阻抗控制的輸出；將附加阻抗控制的輸出附加到轉(zhuǎn)子側(cè)變換器電流環(huán)的輸出上，得到轉(zhuǎn)子電壓d軸和q軸分量。本發(fā)明為抑制次同步振蕩，在轉(zhuǎn)子側(cè)變換器電流環(huán)引入定子電流來附加虛擬電阻控制；能夠充分發(fā)揮抑制作用，最大化附加控制對次同步振蕩的抑制效果。

技術領域

本發(fā)明涉及雙饋風機次同步振蕩抑制技術領域，尤其涉及一種基于虛擬阻抗控制的雙饋風機次同步振蕩抑制方法及系統(tǒng)。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

目前，源荷空間分布不匹配的矛盾日益突出，因此大規(guī)模遠距離輸電也是必然。為提高線路功率輸送能力，往往采用串聯(lián)補償電容技術。然而，串補電容的加入有引發(fā)系統(tǒng)次同步振蕩的風險。世界范圍內(nèi)多次發(fā)生雙饋風電場經(jīng)串補輸電線路功率外送引發(fā)次同步振蕩的事故。因此，選擇風力發(fā)電中廣泛應用的雙饋風電機組，研究雙饋風電場經(jīng)串補并網(wǎng)系統(tǒng)，深入分析其次同步振蕩的發(fā)生機理與影響因素，提出有效的抑制策略，對提高風能利用率以及確保風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要的理論意義和實用價值。

目前已經(jīng)認識到轉(zhuǎn)子電阻與電流環(huán)控制的比例環(huán)節(jié)在次同步頻段會表現(xiàn)出負電阻特性，在串補并網(wǎng)場景下雙饋風機有次同步振蕩的風險，為避免振蕩，可采用虛擬電阻控制。虛擬電阻控制是一種抑制雙饋風機次同步振蕩的有效手段，具有原理清晰、改造簡單、模塊化實現(xiàn)等優(yōu)點。虛擬電阻控制的核心在于令雙饋風機對外表現(xiàn)為正電阻性質(zhì)。然而，現(xiàn)有的虛擬電阻控制都是附加在轉(zhuǎn)子側(cè)的，將其等效到定子側(cè)之后并非是純電阻，無法最大化對次同步振蕩的抑制作用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于虛擬阻抗控制的雙饋風機次同步振蕩抑制方法及系統(tǒng)，基于定子側(cè)阻抗與轉(zhuǎn)子側(cè)阻抗之間的數(shù)學關系，在轉(zhuǎn)子側(cè)虛擬阻抗并使其在定子側(cè)等效表現(xiàn)為純虛擬電阻，從而能夠最大程度地抑制次同步振蕩。

在一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種基于虛擬阻抗控制的雙饋風機次同步振蕩抑制方法，包括：

獲取三相靜止坐標系下的三相定子電流，每一相定子電流經(jīng)過濾波器后得到次同步頻段信號；

對所述次同步頻段信號進行三相靜止坐標到兩相靜止坐標的坐標變換，得到定子電流α、β軸分量；

所述定子電流α軸和β軸分量分別經(jīng)過阻抗控制增益環(huán)節(jié)和阻抗控制修正環(huán)節(jié)后得到兩相靜止坐標系下阻抗控制的輸出；

對所述兩相靜止坐標系下阻抗控制的輸出進行兩相靜止坐標到兩相旋轉(zhuǎn)坐標的坐標變換，得到附加阻抗控制的輸出；

將所述附加阻抗控制的輸出附加到轉(zhuǎn)子側(cè)變換器電流環(huán)的輸出上，得到轉(zhuǎn)子電壓d軸和q軸分量，實現(xiàn)振蕩抑制作用。

加入方向修正環(huán)節(jié)后，雙饋風機定子的等效阻抗具體為：

其中，R_s和R_r分別是定子電阻和轉(zhuǎn)子電阻，k_ps為阻抗控制增益環(huán)節(jié)的增益系數(shù)；s為微分算子；L_ss為定子繞組漏感、L_m為定子、轉(zhuǎn)子等效繞組間互感、ω_r為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、L_rr為轉(zhuǎn)子繞組漏感、PI為轉(zhuǎn)子側(cè)變換器電流環(huán)PI環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)。

在另一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種基于虛擬阻抗控制的雙饋風機次同步振蕩抑制系統(tǒng)，包括：