[发明专利]一种抑制双馈风电场并网次同步振荡的鲁棒控制方法

说明书

本发明公开了一种抑制双馈风电机组并网系统次同步振荡的鲁棒控制方法。该方法包括：A.建立双馈风电机组并网系统状态空间描述；B.建立混合H₂/H_∞的D区域稳定约束条件；C.建立包含不同运行风电工况的凸多胞体模型；D.利用线性矩阵不等式求解状态反馈矩阵，形成次同步振荡鲁棒阻尼控制器。通过本发明的一种抑制双馈风电机组并网系统次同步振荡的鲁棒控制方法，可以为系统次同步振荡模式提供足够的阻尼，并且当风电功率在较大范围内变化时，控制器也具有较好的控制效果。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种抑制双馈风电场并网次同步振荡的鲁棒控制方法。

背景技术

电力系统中新能源比例的不断提高，导致了电力系统严重的稳定性问题。因此，由于新能源接入而引起的电力系统稳定问题受到了广泛关注。风能是新能源发电的最佳解决方案之一。目前，双馈感应发电机(Doubly Fed Induction Generator，DFIG)是风力发电的主流机型。DFIG在电力系统中的接入将引起次同步相互作用并引起次同步振荡(Subsynchronous Oscillation，SSO)。为了提高风力综合电力系统的稳定性和可靠性，有必要对次同步振荡现象进行更深入的研究。

风速等自然因素可能导致风力发电出力的变化。由于风力发电的变化，电力系统的运行条件改变，运行条件改变对SSO的影响不容忽视。电力系统控制器的鲁棒性是在系统不确定性和广泛的运行条件下执行所需功能的能力。传统电力系统控制器的设计是在给定的运行条件下进行的，即给出了系统元件参数，运行条件和干扰模式。它模拟了在特定平衡点处的扰动，并试图在平衡点处提供令人满意的阻尼。然而，由于电力系统的不确定性，这些控制器无法始终提供最佳性能。基于传统确定型系统的次同步振荡分析方法与控制措施，在强随机、大幅度波动的新能源并网情况下，难以适应电网安全的要求，由此引发的次同步振荡问题日益突出。因此，有必要研究能够适应风力发电随机波动特性的阻尼控制策略。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提出一种能够适应风力发电随机波动特性的鲁棒阻尼控制方法，能够在风电系统的运行点大范围变化时，保证控制器对次同步振荡具有良好的抑制效果。

为了实现此目的，本发明采用的技术方案为：一种抑制双馈风电机组并网系统次同步振荡的鲁棒控制方法，包括以下步骤：

A.建立双馈风电机组并网系统状态空间描述；

B.建立混合H₂/H_∞的D区域稳定约束条件；

C.建立包含不同运行风电工况的凸多胞体模型；

D.利用线性矩阵不等式求解状态反馈矩阵，形成次同步振荡鲁棒阻尼控制器。

优选的，在所述步骤A中，将双馈风电机组并网系统非线性动态模型在平衡点进行线性化，得到状态空间线性化模型如下：

其中：ΔX＝[ΔX₁,ΔX₂…ΔX_n]^T为状态向量；Δu＝[Δu₁,Δu₂…Δu_r]^T为输入向量；Δy＝[Δy₁,Δy₂…Δy_m]^T为输出向量；A、B、C和D分别为状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直接传递矩阵。

优选的，在所述步骤B中，采用多输入多输出状态空间模型建立混合H₂/H_∞的D区域稳定约束条件，用于多目标H₂/H_∞控制问题的线性时不变系统可表示为：