[发明专利]计及小干扰稳定性的风电机组变换器控制器参数整定方法

说明书

本发明涉及风电机组变换器控制器参数整定方法，具体为计及小干扰稳定性的风电机组变换器控制参数整定方法，其具体步骤为：确定各控制器参数可行范围，生成小干扰稳定状态矩阵；设定最大迭代次数为D；可行域内随机生成一组控制器参数；额定风速下控制器参数整定；低于额定风速下控制器参数微调；检验全风速下小干扰稳定性；输出小干扰稳定裕度最大的控制器参数优化结果。采用该方法，在参数整定时基于小干扰稳定分析特性，以小干扰稳定裕度和特征根实部阈值为约束和目标，以相关因子选择需要调整的控制器参数，对全风况下个各控制器参数对系统小干扰稳定的影响进行分析，进而确定适合于全风况的控制器参数值。

技术领域

本发明涉及变换器控制参数设计方法，具体为计及小干扰稳定性的风电机组变换器控制器参数整定方法。

背景技术

随着风力发电技术的快速发展，风电装机容量日益扩大，其随机性和波动性对电力系统稳定性造成的不利影响已日益凸显。风机变换器控制器中含有PI环节，会给系统带来新的状态变量，使得风机控制器参数与电网小干扰稳定之间的相关性更加密切。

目前，风机的变换器参数设计时主要从控制器本身性能要求出发，确定各参数的可行范围。相关文献提出了PWM变换器控制器设计方法，给出了变换器控制器参数的计算公式，控制器参数主要与系统阻尼比、中频宽相关。按照现有的变换器控制器参数设计方案，仅考虑控制电路内部控制要求，不能够满足全风况下风机并网后对电网小干扰稳定的要求。

如在确保电网的小干扰稳定的前提下，针对性的对风机的变换器控制参数进行整定已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明为解决现有的风机变换器控制参数设计方案不考虑系统小干扰稳定性要求的问题，提出了一种计及小干扰稳定性的风电机组变换器控制参数整定方法。采用该方法，在参数整定时基于小干扰稳定分析特性，以小干扰稳定裕度和特征根实部阈值为约束和目标，以相关因子选择需要调整的控制器参数，对全风况下各个控制器参数对系统小干扰稳定的影响进行分析，进而确定适合于全风况的控制器参数值。该方案可适用于所有类型的风电机组和控制策略下的控制器参数整定。

本发明是采用如下的技术方案实现的：

计及小干扰稳定性的风电机组变换器控制器参数整定方法，包括以下步骤：

S1：建立含风电机组的全风况小干扰稳定分析模型，确定状态矩阵A；根据变换器性能要求，根据PWM控制器参数整定方法，确定风机各控制器参数的可行域；

S2：设定迭代最大次数为D；

S3：在各控制器参数可行域内随机生成一组控制器参数；

S4：额定风速下控制器参数整定：额定风速下，计算状态矩阵A 的特征根，以及各个特征根和控制器参数之间的相关因子，将计算出的特征根按每个特征根的小干扰稳定裕度Y_k＝[-Re(λ_k)]-|Im(λ_k)|升序排序，Re(λ_k)为特征根λ_k的实部，|Im(λ_k)|为λ_k的虚部绝对值；针对按照裕度升序排序后的第i个特征根λ_i，将其和控制器参数之间的相关因子按照绝对值降序，然后依次调整相关因子绝对值大于0对应的控制器参数，令控制器参数增大△，求解状态矩阵A的特征根且对于特征根λ_i，若特征根λ_i实部增大，则设置步长d＝—△，否则设置步长d＝△；在各控制器参数可行范围内按照步长d调整控制器参数，若系统裕度值增大，N为系统的阶数，则继续按照步长d调整该参数，否则按照步长d调整下一个控制器参数，控制器参数针对第i个特征根λ_i调整完成后再针对裕度升序排序后的下一个特征根λ_i+1进行调整，若控制器参数针对所有特征根调整结束后使得所有特征根实部均小于 0，则至S5，否则至S3；