[发明专利]一种自适应捕捉频点的直驱风电机组次同步振荡抑制方法

说明书

一种自适应捕捉频点的直驱风电机组次同步振荡抑制方法，首先，设计次同步振荡附加控制回路；然后，在风机并网处采用实时FFT分析跟踪振荡频点；并基于跟踪频点进行附加控制回路的自适应调整；最后，运用设计的自适应捕捉频点的附加控制回路对直驱风电机组锁相环控制策略进行改进，与诸如电流内环附加阻尼或其同类型次同步振荡抑制方案相比，本发明能够精确有效的抑制直驱风电机组的次同步振荡，避免了已有方法因振荡频点偏移可能出现的抑制效果减弱及过调，对直驱式风电机组接入系统安全稳定运行有重要的现实意义。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及直驱风机并网系统稳定性控制技术，具体涉及一种自适应捕捉频点的直驱风电机组次同步振荡抑制方法。

背景技术

新能源电能接入系统的比例逐渐提高，给电力系统的安全稳定运行带来了新的挑战，其中就包括次同步振荡等稳定性问题。目前直驱式风力发电机在新能源发电领域中获得了十分广泛的应用。在背靠背双PWM变流器将机网侧隔离前提下，直驱式风电机组接入系统后仍出现了次同步振荡现象，无论在产生机理还是表现形式上，直驱风机接入弱交流电网所诱发的次、超同步振荡都是一种新型的次同步振荡；与双馈式风电机组的次同步振荡也有着明显的不同：直驱式风场即便在送出线路没有串补的情况下依然发生振荡。直驱式风电机组次同步振荡不但会使风电机组反复出现大规模脱网，还会导致风电接入系统电能质量恶化，甚至引发系统中火电机组振荡跳闸，严重威胁电力系统安全运行。随着中国大规模风电基地的建设，由直驱式风电并网诱发的次同步振荡的抑制措施成为亟待解决的问题。

现有的直驱风电机组电流内环附加次同步振荡控制方案通过提取相关电气量以获取振荡信息，对提取量进行处理后得到网侧变流器控制电压参考输出的附加分量，从而达到对次同步振荡的抑制。然而，该方案并没有对直驱风机次同步振荡的根本原因，即锁相环测量偏差进行改进，故其次同步振荡抑制效果相当有限。此外，由于次同步振荡频率会随着风速、网络参数等的变化发生改变，此时，传统的次同步振荡控制方案因难以获取动态的振荡信息而减弱次同步振荡抑制能力，甚至会因为频点偏移而发生过调状态，继发新的振荡问题。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种自适应捕捉频点的直驱风电机组次同步振荡抑制方法，在直驱风机锁相环附加次同步控制回路，基于实时FFT分析，以追踪振荡频点并对附加控制回路进行自适应调整，并直接针对锁相环施加附加阻尼控制，从而避免了直驱式风场并网次同步振荡问题，提高了抑制措施的有效性和适应性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种自适应捕捉频点的直驱风电机组次同步振荡抑制方法，包括以下步骤：

步骤1：附加控制回路设计

附加控制回路设计包括了带通滤波器、相位补偿环节、放大系数和限幅器的设计；

(a)带通滤波器设计

带通滤波器的作用是提取出次同步振荡时的次同步分量信号，在进行带通滤波器设计时，根据对带通滤波器的性能要求，对带通滤波器的幅频特性和相频特性进行限制，如不等式(1)所示。

上式中，L、分别表示带通滤波器的幅频和相频特性，n是带通滤波器的阶数，ω_n是带通滤波器的中心频率；D、M代表限制常数。

选择通用的二阶带通滤波器提取次同步分量，其传递函数为：

上式中，ζ代表带通滤波器的阻尼系数，s是拉普拉斯变换中的复频率；

(b)相位补偿环节设计

用带通滤波器提取出的次同步分量信号如果存在相位改变，则进行相位补偿以还原次同步分量，根据次同步频率的电流分量经过二阶带通滤波器造成了相位改变，相位改变的计算公式为：