[發明專利]一種推導雙饋風機鎖相環諧波小擾動傳遞函數的方法

在審

• 申請號: 202210954620.3
• 申請日: 2022-08-10
• 公開（公告）號: CN115395522A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 白潤澤;余澤泓;羅舒琦;朱永強;夏瑞華
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/00;H02J3/24;H02J3/38;G06F17/15
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本發明提出了一種推導雙饋風機鎖相環諧波小擾動傳遞函數的方法。包括：將雙饋風機勵磁變流器看作由網側變流器和轉子側變換器并聯組成、對于三相靜止坐標系中角頻率為ω_h的電壓a相分量，進行傅里葉變換得到其頻域形式，設電網電壓對稱且含有一個諧波小擾動，考慮鎖相環動態特性，推導表明小擾動諧波在鎖相環輸出相位中造成的誤差除了與小擾動諧波的幅值和初相位有關外，還與基波的幅值和初相位以及鎖相環的傳遞函數有關。本發明推導的鎖相環諧波小擾動傳遞函數可以準確表達鎖相環輸出相位與諧波小擾動之間的關系。

技術領域

本發明提出了一種利用諧波線性化推導雙饋風機鎖相環諧波小擾動傳遞函數的方法，屬于風力發電技術領域。

背景技術

隨著新能源電源的大規模并網和多回高壓直流輸電工程的投運，我國電網正朝著高比例可再生能源和高比例電力電子設備的趨勢快速發展，電網的運行特性日益復雜，而雙饋風力發電經串補線路送出系統發生次同步振蕩，破壞電力系統的安全穩定運行；因此，開展對無串補雙饋風電場次同步振蕩特性的研究，這對電網的安全穩定運行和風電的消納都具有重要的現實意義。

發明內容

為了開展對無串補雙饋風電場次同步振蕩特性的研究，本發明提出了一種利用諧波線性化推導雙饋風機鎖相環諧波小擾動傳遞函數的方法。

為實現上述問題，本發明提供如下技術方案：將雙饋風機勵磁變流器看作由網側變流器和轉子側變換器并聯組成，設電網電壓對稱且含有一個諧波小擾動，考慮鎖相環動態特性，推導表明小擾動諧波在鎖相環輸出相位中造成的誤差除了與小擾動諧波的幅值和初相位有關外，還與基波的幅值和初相位以及鎖相環的傳遞函數有關。

雙饋風機勵磁變流器可看作由網側變流器和轉子側變換器組成，兩個變流器之間用直流電容相連；當網側變流器和轉子側變換器的有功功率時平衡時，直流母線電壓保持不變，可以認為網側變流器和轉子側變換器解耦，因此可以將交流/直流/交流變流器從直流母線處拆成兩部分，兩部分是并聯的關系，對于三相靜止坐標系中角頻率為ω_h的電壓a相分量進行傅里葉變換可以得到其在頻域下的形式為

將上式簡寫為

時域中角頻率為ω_h的正弦信號在頻域中對應+ω_h和-ω_h角頻率處的兩個沖擊，和反映了沖擊的相角。

設電網電壓對稱且含有一個諧波小擾動，則a相電網電壓在頻域中可以表示為

式中：U_1m、U_pm為電網電壓基波和小擾動諧波幅值，且U_pm遠遠小于U_1m；ω_p為小擾動諧波的角頻率，ω_p0時，該小擾動為正序，ω_p0時，該小擾動為負序；當電網電壓中存在諧波小擾動時，鎖相環輸出相位包括基波相位θ₁和小擾動諧波相位θ_p，因此鎖相環輸出相位可以表示為θ_p是小擾動諧波引起的，為小擾動量，因此有

考慮鎖相環動態特性時，鑒相環節對并網點電壓進行dq變換所用矩陣T(θ_PLL)為

化簡得

由上式得

用將電網電壓變換到dq坐標，并表示在頻域中

設鎖相環輸出相位中小擾動諧波相位與小擾動諧波電壓之間的關系為

θ_p(ω)＝G_p(s)U_p,ω＝±(ω_p-ω₁) (10)