[发明专利]基于积分控制的双馈风电场次同步振荡抑制方法

权利要求书

1.一种基于积分控制的双馈风电场次同步振荡抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：采集双馈风电场的并网系统数据；

步骤S2:根据得到的并网系统数据，对发电机及传输线路进行阻抗分析，得到双馈发电机、转子侧变流器和网侧变流器的等效电路；

步骤S3:根据双馈发电机、转子侧变流器和网侧变流器的等效电路，构建全系统等效电路,得到全系统的等效阻抗；

步骤S4:在转子侧的等效电阻中增加一个虚拟电感，并根据全系统等效电路的分析，通过编程在Matlab中绘制出在不同串补度，不同风速情况下虚拟电感取值与全系统谐振频率、等效电阻的关系；

步骤S5:根据不同风速情况下虚拟电感取值与全系统谐振频率、等效电阻的关系，选取最优的虚拟电感取值，使得系统的等效电感过零点时，等效电阻为正，即防止振荡发生；

所述双馈发电机等效电路具体为：

定子电压方程和转子电压方程如方程(3)和(4)所示：

其中u_ds,u_qs,i_ds,i_qs是定子电压和电流的dq轴分量；u_dr,u_qr,i_dr,i_qr是转子电压和电流的dq轴分量；R_s,R_r是定子和转子的等效电阻；L_m,L_s,L_r是定子和转子的等效互感和自感；ω_e,ω_s分别是同步旋转角速度和转子磁场滑移角速度；p表示微分算子；

分别对式(3)与式(4)进行Laplace变换后得到如下方程：

将dq旋转坐标系下的方程变换至静止坐标系下，s用s-jω_e代换，可得

根据式(7)可得到系统在静止坐标系下的戴维南等效电路；

所述网侧变流器的等效电路具体为：

网侧变流器的控制方程表示为：

其中，u_d,u_q是控制器输出电压的dq轴分量，E_d,E_q是用于前馈控制的电网电压的dq轴分量，i_d,i_q是电网电流的dq轴分量，K_p2、K_i2为网侧变流器电流环的比例系数和积分系数，(8)的空间矢量形式表示为：

将方程由dq旋转坐标系转换为静态坐标系，s用s-jω_e代换，表示为：

考虑滤波电阻和滤波电感，得到网侧变流器的戴维南等效电路；所述转子侧变流器的等效电路具体为：

转子侧变流器转子电压与转子电流的关系式为：

在dq旋转坐标系下，转子侧变流器的控制方程为：

写成空间矢量形式，将方程由dq旋转坐标系转换为静态坐标系，s用s-jω_e代换，转子侧变流器的控制方程表示为：

得到转子侧变流器等效电路模型；

所述步骤S3具体为：

步骤S31:通过网侧变换器和转子侧变换器的等效电路，得到网侧变换器和转子侧变换器的等效阻抗分别为：

其中，R_g,L_g为网侧变流器的滤波电阻和滤波电感；

步骤S32:全系统等值阻抗为：

所述在转子侧变流器添加虚拟电感L_a后，转子侧变流器的等效阻抗可以表示为：

式(16)中，在次同步谐振频率下s＝jω_er，又由于s_er＜0，因此当L_a＞K_i1时，转子侧变流器等效电抗呈感性，系统的感抗增大，次同步谐振频率降低；当L_a＜K_i1时，转子侧变流器等效电抗仍呈容性，但容抗的幅值减小，仍然能小幅度的降低次同步谐振频率。