[发明专利]一种直驱风电场感性弱电网并网次同步振荡抑制装置的控制方法

说明书

本发明公开了一种直驱风电场感性弱电网并网次同步振荡抑制装置及其控制方法，主要包括次同步振荡抑制装置及其改进的虚拟同步机控制方法，用于抑制直驱风电场在感性弱电网并网情况下发生的次同步振荡。所述次同步振荡抑制装置包括静止同步无功补偿器和电池储能系统，其中蓄电池接在静止同步无功补偿器直流侧，控制方法为改进的虚拟同步机控制。所述直驱风电场感性弱电网并网次同步振荡抑制装置及其控制方法可以很好的抑制由于直驱风电场与感性弱电网相互作用引起的次同步振荡，为直驱风电场感性弱电网并网次同步振荡的治理提供解决方案。

技术领域

本发明涉及一种直驱风电场感性弱电网并网次同步振荡抑制领域，特别是一种直驱风电场感性弱电网并网次同步振荡抑制装置的控制方法。

背景技术

随着时代的发展，可再生能源发电的比例越来越高，其中风力发电得到了大规模的应用。直驱风力发电机在低风速时效率也较高，且具有噪音低、寿命长、机组体积小、运行维护成本低等诸多优点，因此，直驱风电场也越来越多。由于大多数风电场与用电负荷距离较远，故直驱风电场并网多为感性弱电网情况。2015年新疆哈密地区某大型直驱风电场发生持续的次同步振荡，后续直驱风电场感性弱电网并网次同步振荡现象的报道逐渐增多，直驱风电场感性弱电网并网次同步振荡严重影响新能源发电大规模并网的消纳，影响新能源发电供电系统的可靠性，故直驱风电场感性弱电网并网次同步振荡问题得到了广泛的关注和研究。

由于风力发电输出功率受风速的影响较大，为了平滑风电场功率输出，通常配有电池储能系统，用于削峰填谷，抑制风力发电的功率振荡。静止同步无功补偿器是一种无功补偿装置，也是风力发电厂进行无功调节的重要装备，部分风力发电厂将电池储能系统与静止无功补偿器整合在一起，形成带有储能的静止无功补偿器，既可以进行无功补偿，同时可以平滑风机功率输出。虚拟同步机控制模拟传统同步发电机特性，具有一次调压和一次调频功能，在新能源发电中的应用也越来越多。虚拟同步机控制的并网逆变器阻抗在全频段呈感性，在感性弱电网并网情况下系统仍可以稳定运行。传统的虚拟同步机控制是以输出有功功率为主，不能够直接将其应用到以发送无功功率为主的静止无功补偿器中，原控制器及控制参数设计方法均需改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种直驱风电场感性弱电网并网次同步振荡抑制装置及其控制方法，很好的抑制直驱风电场感性弱电网并网次同步振荡。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种直驱风电场感性弱电网并网次同步振荡抑制装置的控制方法，包括以下步骤：

1)将储能电池组接到静止同步无功补偿器直流侧，构成带有电池储能的静止同步无功补偿器；

2)在传统虚拟同步机有功控制环增加有功功率缩小系数D_w，得到改进的虚拟同步机控制的带有电池储能的静止同步无功补偿器；

3)将改进的虚拟同步机控制的带有电池储能的静止同步无功补偿器与直驱风力发电机并联；

4)采集静止无功补偿器输出滤波电感的电流i_abc及并网点电压v_abc，计算出并网点电压v_abc的有效值V_m，根据瞬时功率理论计算出改进的虚拟同步机控制的带有电池储能的静止同步无功补偿器发出的有功功率P_vsg和无功功率Q_vsg；

5)将并网点电压有效值V_m，有功功率P_vsg和无功功率Q_vsg代入到改进的虚拟同步机控制器中，得到调制信号，实现对带有电池储能的静止同步无功补偿器的控制。

步骤2)中，控制系数D_w根据有功控制环的带宽来设计，选取的参数D_w使得有功控制环带宽在5-10Hz。

增加有功功率缩小系数D_w后的虚拟同步机控制如下式：