[發明專利]雙饋風電多機系統在弱電網對稱短路故障下的協同優化控制方法

在審

• 申請號: 202310324653.4
• 申請日: 2023-03-29
• 公開（公告）號: CN116207756A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 姚駿;關磊
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

本發明公開了一種雙饋風電多機系統在弱電網對稱短路故障下的協同優化控制方法，1)為每個DFIG單機系統設計一個自適應阻尼控制器。自適應阻尼控制器通過PI控制器將鎖相環輸出角速度ωsubgt;pll/subgt;和系統目標角速度ωsubgt;g/subgt;之間的偏差Δωsubgt;pll/subgt;負反饋給網側變流器的q軸電流環輸出。一旦ωsubgt;pll/subgt;在故障期間偏離ωsubgt;g/subgt;，DFIG將根據Δωsubgt;pll/subgt;自動調整其q軸電流分量。2)結合實際故障場景，為每個DFIG中的自適應阻尼控制器配置參數。本發明在不增加硬件設備的基礎上，對雙饋風電多機系統的控制策略進行了重新設計，增強系統在弱電網對稱短路故障期間的小信號穩定性，提高弱電網對稱短路故障穿越的成功率。

技術領域

本發明涉及一種在弱電網對稱短路故障期間的雙饋風電多機系統控制方法，以增強系統在弱電網對稱短路故障期間的小信號穩定性，提高弱電網對稱短路故障期間穿越的成功率，屬于新能源發電技術領域。

背景技術

實際新能源發電基地中都是采用多機并網的形式，在電網發生對稱短路故障的故障穩態期間，多機并網系統中各個新能源發電設備之間存在復雜的動態耦合作用。并且其系統內部各設備的動態行為各不相同，各設備中存在多時間尺度動態的控制器之間發生動態相互作用，從而給故障期間的多機系統帶來新的振蕩失穩風險。雙饋風力發電并網系統是市場上廣泛應用的典型的新能源并網系統。雙饋感應發電機(doubly?fed?inductiongenerator，DFIG)定子側直接接入電網，這使得DFIG對電網故障更為敏感。目前工業界對DFIG單機系統在弱電網故障期間的小信號穩定性提升策略進行了研究，但是對于DFIG風電多機系統在弱電網故障期間的小信號穩定性提升策略還屬研究空白。

多個DFIG之間動態耦合給故障穩態下多機系統帶來的影響可以分為兩個方面：一方面，故障引起的電網結構和控制狀態的變化導致了多設備之間動態耦合發生變化；另一方面，在弱電網故障時，DFIG之間的動態耦合會反過來影響系統在故障穩態下的穩定性。可見，傳統的DFIG單機系統在弱電網故障期間的小信號穩定性提升策略對于DFIG風電多機系統上可能會失效。

目前，國內外尚未對適用于DFIG風電多機系統的弱電網對稱短路故障期間的增穩控制技術開展研究，目前設計的控制策略多關注于DFIG單機系統在弱電網故障期間的穩定性改善技術。如已公開的下列文獻：

(1)謝震,崔建,李喆,張興.基于改進自抗擾的電壓控制型雙饋風電機組故障穿越策略[J].電力系統自動化,2022,46(21):160-169.

(2)J.Hu,B.Wang,W.Wang,H.Tang,Y.Chi?and?Q.Hu,“Small?Signal?Dynamics?ofDFIG-Based?Wind?Turbines?During?Riding?Through?Symmetrical?Faults?in?WeakACgrid,”IEEE?Transactions?on?Energy?Conversion,vol.32,no.2,pp.720-730,Jun.2017.

文獻(1)提出一種適用于DFIG在電網對稱故障下基于改進自抗擾的轉子過電流抑制策略。一方面，實現擾動估計速度與精度的進一步提升，提高故障下DFIG的轉子過電流抑制能力；另一方面，對暫態分量變化所引起的擾動進行抑制，降低對暫態磁鏈觀測準確性的依賴，具有較好的魯棒性。然而，并沒有被研究如何提升DFIG風電多機系統在弱電網故障期間的小信號穩定性。并且在弱電網故障期間，多DFIG之間的動態耦合效應會給系統帶來新的失穩風險，系統更容易發生振蕩失穩。如何提高DFIG風電多機系統在弱電網對稱短路故障期間的小信號穩定性，這一點需要被研究。