[发明专利]基于能量补偿的直驱风机次/超频振荡抑制方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于能量补偿的直驱风机次/超频振荡抑制方法及系统，属于风机技术领域，解决了现阶段风电并网系统稳定运行问题。该方法包括：实时采集直驱风机的母线电压、直驱风机节点注入电流，获得直驱风机的暂态能量；若直驱风机的暂态能量的变化率为正，采集锁相环输出的动态角，并基于直驱风机的母线电压、直驱风机节点注入电流和锁相环输出的动态角，计算多个附加能量支路的补偿能量和基频电压增量；以各附加能量支路补偿能量之和最大、且各附加能量支路的基频电压增量最小为目标函数，并以满足控制环节频域特性和基频电压特性为约束条件，确定各附加能量支路的补偿系数，并启用补偿系数确定后的各附加能量支路。

技术领域

本发明涉及风机技术领域，尤其涉及一种基于能量补偿的直驱风机次/超频振荡抑制方法及系统。

背景技术

随着永磁直驱风电机组(permanent magnet synchronous generators，PMSG)在局部地区装机占比急剧增加，以逆变器为并网接口的PMSG接入弱电网次/超频振荡事故频繁发生，严重影响电网的安全稳定运行。目前，直驱风机次/超同步振荡的有效控制措施匮乏，常常以被动切机为主，此方法以牺牲大量的风电出力为代价，造成巨大的经济损失。因此，研究直驱风机抑制次/超同步振荡的主动控制方法势在必行。

针对次/超同步振荡抑制措施，已有学者进行了相关研究，方法主要包含3类：改变控制器结构、增设抑制装置与优化控制器参数。改变控制器结构法通过引入阻尼控制环节以实现次同步振荡的抑制，不需要额外增加设备，是现阶段较为经济有效的方法。增设抑制装置法通过设计阻尼装置，向电网中注入反向的次/超同步电流以抑制振荡，目前已取得一定程度的发展与应用。优化控制器参数法通过对风机控制器参数的优化和对串联型FACTS参数的优化，调整风电机组的输出阻抗特性，从而改变风电机组与电网相互作用的次同步振荡谐振点，降低次/超同步振荡的风险。

但是，现有方法大多仅针对单一振荡频率，未考虑在其他振荡频率下的抑制效果，且大多忽视了控制器参数变化后对机组基频特性及动态响应特性的影响。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于能量补偿的直驱风机次/超频振荡抑制方法及系统，用以解决现阶段风电并网系统稳定运行问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，提供了一种基于能量补偿的直驱风机次/超频振荡抑制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：实时采集直驱风机的母线电压、直驱风机节点注入电流，获得直驱风机的暂态能量；

步骤S2：若所述直驱风机的暂态能量的变化率为正，采集锁相环输出的动态角，并基于所述直驱风机的母线电压、直驱风机节点注入电流和锁相环输出的动态角，计算多个附加能量支路的补偿能量和基频电压增量；

步骤S3：以各附加能量支路补偿能量之和最大、且各附加能量支路的基频电压增量最小为目标函数，并以满足控制环节频域特性和基频电压特性为约束条件，确定各附加能量支路的补偿系数，并启用补偿系数确定后的各附加能量支路。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步，所述步骤S2中的附加能量支路包括：

电流环比例环节的附加能量支路、电流环积分环节的附加能量支路、dq轴交叉耦合的附加能量支路。

进一步，在所述电流环比例环节的附加能量支路中，以为输入项，构建比例环节作用到直驱风机网侧变流器的d轴输出电压上；

所述电流环比例环节的附加能量支路附加能量支路的补偿能量W_V1表示为：