[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

说明书

本发明涉及一种基于积分控制的双馈风电场次同步振荡抑制方法，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: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: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。本发明不需要系统的状态空间控制模型，为抑制SSR提供了一种简单、经济的方法。

技术领域

本发明属于次同步振荡领域，具体涉及一种基于积分控制的双馈风电场次同步振荡抑制方法。

背景技术

在过去的几十年里，世界各地的风力发电装机容量都有了显著的增长。然而，由于风电场的位置往往远离负荷中心，输电线路需要强大的输电能力才能输送大规模的风电。串联电容补偿技术在远距离输电中得到了广泛的应用，可以提高输电能力，提高电力系统的稳定性。然而，在线路中添加串联电容器可能会导致系统发生SSR的潜在风险。现有文献将SSR现象分为三类：感应发电机效应(IGE)、扭振相互作用(TI)和控制相互作用(CI)。为了降低SSR，现有的参考文献主要集中在滤波和阻尼方面。滤波方法能防止次同步电流进入发电机，抑制SSR的发生。电阻尼的增加可以使电阻尼和机械阻尼之和为正，而正阻尼可以防止SSR的发生。添加一个旁路阻尼滤波器可以防止IGE的发生，但它对设备和预算有更高的要求。阻塞滤波器和陷波滤波器也可用于缓解次同步谐振。但是，阻塞滤波器的频率范围必须预先设定，如果SSR的频率不在设定的范围内，就不能抑制谐振。

提高电阻尼的方法可分为两类。一种方法是安装FACTS设备，如SVC、STATCOM、UPFC等。另一种方法是修改控制系统。风电场终端SVC和与线路串联的TCSC均应用于阻尼SSR，表明TCSC的性能优越。然而，外部设备的安装是复杂和昂贵的。因此，越来越多的研究集中在对变换器控制策略的改进上。比如无功补偿控制方法、非线性电流控制器等。

以往研究中，多采用特征值分析法和时域模拟法来评估IGE和TI的作用机理。研究表明，IGE是风电场SSR产生的主要原因。由于IGE的存在，系统的阻尼和稳定性往往会下降，特别是在低风速和高补偿水平下。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于积分控制的双馈风电场次同步振荡抑制技术，从阻抗分析的角度分析了风电系统的SSR现象，有利于系统集成。不需要系统的状态空间控制模型，为抑制SSR提供了一种简单、经济的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于积分控制的双馈风电场次同步振荡抑制方法，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。

进一步的，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：