[发明专利]通过双馈风机转子侧变流器抑制次同步谐振的方法及装置

说明书

技术领域

本发明实施例涉及电力系统控制技术领域，特别涉及一种通过双馈风机转子侧变流器抑制次同步谐振的方法及装置。

背景技术

风能作为一种可再生能源，由于其技术成熟，在全世界范围内得以大力的发展。但风资源丰富的地区，常远离负荷中心，为了解决风电外送问题，需增大线路的输电能力，常在远距离高压输电线路中安装串联电容补偿装置。但是，输电线路的不恰当串联电容补偿可能会诱发次同步谐振SSR(SubSynchrous Resonance)。

风电场SSR问题得到了学术界和工业界的广泛关注。大量研究表明相比于其他类型的机组，双馈风力发电机组更容易引起SSR问题。SSR不稳定是由于双馈风力发电机组、电力电子变流器控制系统和串补输电线路之间的相互作用造成的。现有的方案是在风电场输出端母线处并联一个耦合变压器，并增加大功率电力电子变流器(例如静止同步补偿器STATCOM和统一潮流控制器UPFC等)，使大功率电力电子变流器的输出端与该耦合变压器的一次侧电连接，通过大功率电力电子变换器产生一个次同步电流信号，将该次同步电流信号通过耦合变压器耦合到风电场的串补输电线路中，实现对风电场串补输电系统次同步谐振的抑制。然而，通过该方式必然要增加大功率电力电子变流器，需要在现有的线路上相应的增加硬件设备，存在增加设备投资成本且增加的电力电子变流器利用率不高的问题。

发明内容

本发明提供通过双馈风机转子侧变流器抑制次同步谐振的方法及装置，以提供一种优化的抑制双馈风机串补输电系统中次同步谐振的方案。

第一方面，本发明实施例提供通过双馈风机转子侧变流器抑制次同步谐振的方法，包括：

获取风力发电机转子的转速信号和次同步谐振频率；

根据转速变化量与电磁转矩变化量的关系式的幅频特性和相频特性确定附加控制器，通过所述附加控制器处理所述转速信号获得附加控制量，其中，所述附加控制器包括带阻滤波模块、带通滤波模块和移相模块；

将所述附加控制量注入转子侧变流器，使所述附加控制量叠加到原控制量以生成附加转矩，其中，所述附加转矩与所述转速变化量的相位差在90度至270度的范围内，以抑制次同步谐振。

第二方面，本发明实施例还提供了通过双馈风机转子侧变流器抑制次同步谐振的装置，该装置包括：

信号获取单元，用于获取风力发电机转子的转速信号和次同步谐振频率；

附加控制量确定单元，用于根据转速变化量与电磁转矩变化量的关系式的幅频特性和相频特性确定附加控制器，通过所述附加控制器处理所述转速信号获得附加控制量，其中，所述附加控制器包括带阻滤波模块、带通滤波模块和移相模块；

附加转矩生成单元，用于将所述附加控制量注入转子侧变流器，使所述附加控制量叠加到原控制量以生成附加转矩，其中，所述附加转矩与所述转速变化量的相位差在90度至270度的范围内，以抑制次同步谐振。

本发明通过获取风力发电机转子的转速信号和次同步谐振频率；根据转速变化量与电磁转矩变化量的关系式的幅频特性和相频特性确定附加控制器，通过所述附加控制器处理所述转速信号获得附加控制量。将所述附加控制量注入转子侧变流器，使所述附加控制量叠加到原控制量以生成附加转矩，其中，所述附加转矩与所述转速变化量的相位差在90度至270度的范围内，以抑制次同步谐振。本发明解决现有技术中抑制次同步谐振需要改进硬件设施，增加施工复杂度及设备成本的问题，实现通过改变转子侧变流器的控制策略，对次同步谐振起到正阻尼作用的目的，进而达到抑制双馈风机串补输电系统中发生次同步谐振的效果。

附图说明

图1a是本发明实施例一中的通过双馈风机转子侧变流器抑制次同步谐振的方法流程图；

图1b是本发明实施例一中的双馈风机串补输电系统示意图；

图1c是本发明实施例一种的双馈风机转子侧变流器的闭环控制策略图；

图1d是本发明实施例一中附加转矩抑制次同步谐振的原理图；

图2a是本发明实施例二中的一种双馈风机转子侧变流器中附加阻尼控制的策略图；

图2b是本发明实施例二中的通过双馈风机转子侧变流器抑制次同步谐振的方法中附加控制器的结构示意图；

图3是本发明实施例三中的通过双馈风机转子侧变流器抑制次同步谐振的装置的结构示意图。

具体实施方式