[發明專利]一種次同步振蕩抑制方法、系統和裝置

在審

• 申請號: 202210629025.2
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN115021243A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 顧康慧;查申森;張詩滔;王秋東;王震泉;牛濤;甄宏寧;李金科;楊赟;孫順祥;馮士睿
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38;F03D9/25
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種次同步振蕩抑制方法，其特征在于，包括：

提取雙饋感應風力發電機的功角偏差信號；

根據雙饋感應風力發電機的功角偏差信號，調制生成功角偏差次同步分量信號；

將功角偏差次同步分量信號疊加到雙饋風力發電機轉子側q軸控制回路的電壓處，用于對轉子q軸電壓進行補償控制，抑制次同步振蕩。

2.根據權利要求1所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于，所述提取雙饋感應風力發電機的功角偏差信號，包括：

根據雙饋感應風力發電機在d-q坐標系中的5階電磁暫態模型，得到雙饋感應風力發電機的暫態電勢、定子電流和定子電壓、轉子電壓在d-q軸上的分量；

將雙饋感應風力發電機在d-q坐標系中的5階電磁暫態模型轉換到極坐標下，得到以定子電流、暫態電勢的幅值和相位為狀態變量的雙饋感應發電機在極坐標下的5階電磁暫態方程，其中暫態電勢的相位即為雙饋感應風力發電機功角偏差信號。

3.根據權利要求1所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于，所述調制生成功角偏差次同步分量信號，包括：

將雙饋感應風力發電機的功角偏差信號輸入濾波環節，提取得到次同步信號；

將次同步信號依次輸入比例環節和移相環節，調節次同步信號的幅值和相位，生成用于抑制次同步振蕩的功角偏差次同步分量信號。

4.根據權利要求3所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于，所述濾波環節采用帶通濾波器提取次同步信號，將特征頻率ω_c設置為次同步振蕩模態頻率，通過調節濾波器的帶寬，提取出次同步頻域段的信號，通過下式的傳遞函數表示：

式(1)中，G₁(s)為帶通濾波器，K₁為濾波器增益，s為復變量，ξ為阻尼系數，ω_c為特征角頻率。

5.根據權利要求3所述的次同步振蕩抑制方法，其特征在于，所述移相環節包括多個超前滯后校正環節，同時調節次同步信號的幅值和相位，通過下式的傳遞函數表示：

式(2)中，G₂(s)為移項環節傳遞函數，s為復變量，T₁為超前時間常數，T₂為滯后時間常數。

6.一種次同步振蕩抑制系統，其特征在于，包括：

提取模塊：用于提取雙饋感應風力發電機的功角偏差信號；

生成功角偏差次同步分量信號模塊：用于根據雙饋感應風力發電機的功角偏差信號，調制生成功角偏差次同步分量信號；

數據處理模塊：用于將功角偏差次同步分量信號疊加到雙饋風力發電機轉子側q軸控制回路的電壓處，用于對轉子q軸電壓進行補償控制，抑制次同步振蕩。

7.根據權利要求6所述的次同步振蕩抑制系統，其特征在于，所述提取模塊中，提取雙饋感應風力發電機的功角偏差信號，包括：根據雙饋感應風力發電機在d-q坐標系中的5階電磁暫態模型，得到雙饋感應風力發電機的暫態電勢、定子電流和定子電壓、轉子電壓在d-q軸上的分量；將雙饋感應風力發電機在d-q坐標系中的5階電磁暫態模型轉換到極坐標下，得到以定子電流、暫態電勢的幅值和相位為狀態變量的雙饋感應發電機在極坐標下的5階電磁暫態方程，其中暫態電勢的相位即為雙饋感應風力發電機功角偏差信號。

8.根據權利要求6所述的次同步振蕩抑制系統，其特征在于，所述生成功角偏差次同步分量信號模塊將雙饋感應風力發電機的功角偏差信號輸入濾波環節，提取得到次同步信號；將次同步信號依次輸入比例環節和移相環節，調節次同步信號的幅值和相位，生成適用于抑制次同步振蕩的功角偏差次同步分量信號。

9.一種次同步振蕩抑制裝置，其特征在于，包括附加阻尼控制器，附加阻尼控制器中裝載有權利要求6～8任一項所述的系統，附加阻尼控制器設于雙饋感應風力發電機轉子側變頻器上。

10.一種次同步振蕩抑制驗證方法，其特征在于，包括：

在PSCAD或EMTDC仿真軟件中搭建雙饋風電系統經串聯補償線路并網的仿真模型，在激發次同步振蕩后采用權利要求1～5任一項所述的次同步振蕩抑制方法；

輸出風電場有功功率的波形和無功功率的波形、雙饋感應風力發電機功角幅值的波形和內電勢幅值的波形，并與未進行次同步振蕩抑制時的波形進行對比，驗證抑制次同步振蕩的有效性。