[发明专利]一种双馈风力发电并网系统虚拟电容控制方法

说明书

本发明公开了一种双馈风力发电并网系统虚拟电容控制方法，双馈风力发电并网系统采用电动机惯例，故障期间采集并网点三相电压信号V_PCC，按照下式计算双馈风力发电并网系统锁相环的输入电压V’_PCC：其中将得到的电压V’_PCC在电网发生对称短路故障时输入到双馈风力发电并网系统的锁相环，双馈风力发电并网系统的定子侧输出阻抗和网侧逆变器输出阻抗满足设定要求。即可对双馈风力发电并网系统锁相环模块输入电压的控制来提高系统在故障期间的动态稳定性。本方法可减弱双馈风力发电并网系统在电网对称短路故障期间由于高线路阻抗带来的控制器相互作用，等效减小风电系统和故障点的电气距离，提高系统小信号稳定裕度。

技术领域

本发明涉及一种改进的双馈风力发电并网系统虚拟电容控制方法，适用对象为交流电网对称短路故障下双馈风力发电并网系统，该方法可显著提高交流电网对称短路故障期间双馈风力发电并网系统的动态稳定性，解决电网故障期间双馈风力发电并网系统的小干扰失稳问题。

背景技术

随着新能源发电在电力系统渗透率的持续增加，电网呈现出弱同步电网特性。锁相环和转子电流环通过高电网线路阻抗相互作用加强，尤其是在电网发生短路故障期间，双馈风力发电并网系统在短路故障期间可能发生动态失稳，严重影响了双馈风力发电并网系统的安全稳定运行能力。因此，提高双馈风力发电并网系统的动态稳定性是目前可再生能源发展关键问题。目前国内外学者已展开了相关研究，如已公开的下列文献：

[1]J.Hu,B.Wang,“Small Signal Dynamics of DFIG-Based Wind TurbinesDuring Riding Through Symmetrical Faults in Weak AC Grid，”IEEE Trans.EnergyConversion,vol.32,no.2,pp.720–730,Jun.2017.

[2]H.Nian,and B.Pang,“Stability and Power Quality EnhancementStrategy for DFIG System Connected to Harmonic Grid with ParallelCompensation,”IEEE Trans.Energy Conversion,vol.34,no.2,pp.1010-1022,Jun.2019.

文献[1]研究了锁相环和电流环之间的相互作用，通过修改锁相环和电流环参数来重塑系统的输出阻抗，提高系统的稳定性。虽然系统保持稳定，但是随着锁相环带宽的减小，系统的动态响应速度会下降，从而影响系统的整体性能，同时电流环参数通常受PWM开关频率等限制。文献[2]利用阻抗法从电气谐振角度分析了双馈风力发电并网系统的小信号失稳产生原因，通过引入一个负的二阶变频电阻抑制系统高频谐振。但是该文献并没有涉及由于控制器通过高线路阻抗相互作用产生的振荡问题，该文献所提阻抗重塑控制策略在解决控制器相互作用产生的振荡问题具有局限性。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种改进的双馈风力发电并网系统虚拟电容控制方法，该方法在不增加设备硬件，不改变内部控制器参数的基础上，能够显著提高双馈风力发电并网系统在低电压穿越期间的动态稳定性。本方法可减弱双馈风力发电并网系统在电网对称短路故障期间由于高线路阻抗带来的控制器相互作用，等效减小风电系统和故障点的电气距离，提高系统小信号稳定裕度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种双馈风力发电并网系统虚拟电容控制方法，用于提高双馈风力发电并网系统在电网对称短路故障期间的动态稳定性；本方法涉及对双馈风力发电并网系统锁相环输入的三相电压信号进行控制，具体步骤如下；

A1)双馈风力发电并网系统采用电动机惯例，故障期间采集并网点三相电压信号V_PCC，按照下式计算双馈风力发电并网系统锁相环的输入电压V’_PCC：