[发明专利]一种保持模型结构的直驱式风电场次同步振荡等值方法

权利要求书

1.一种保持模型结构的直驱式风电场次同步振荡等值方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：设定直驱式风场参数

设定给定等值风电机组模型台数m及外阻抗幅值平均百分误差给定值γ_opt；

步骤2：获取风电场外阻抗模型

通过解析计算方式或外加谐波信号扫频方式得到次同步频段直驱式风电场外阻抗模型

(1)解析计算方式：当单台直驱风机运行在单位功率因数模式时，外阻抗解析模型如下所示；

式中：Z(s)为单台直驱式风机外阻抗模型；V为风电场并网电压，I为风机输出工频电流、L为风机逆变器出口滤波电感；ω₁为工频电流的角频率；s＝jω，ω为电流的角频率，j为数学中虚数单位；

其中：H_i(s-jω₁)＝K_pi+K_ii/(s-jω₁)是电流内环PI调节器传递函数；其中是锁相环的传递函数；K_p，K_i为锁相环PI参数，K_pi，K_ii为电流内环PI参数；

设第k台风机外阻抗解析模型为Z_k(s)，不计风电场内部连接网络阻抗，则风电场外阻抗解析模型为各台直驱风机外阻抗的并联：

式中：Z₀(s)是风电场总外阻抗，n是原风场风机台数；

(2)采用外加谐波信号扫频方式：在直驱风电场并网点，测量次同步频段各频点的风电场并网电压V_Freq.Points及电流I_Freq.Points，则

Z₀(s)＝V_Freq.Points/I_Freq.Points (3)

式中，Freq.Points表示指定的采样频点；

步骤3：计算等值模型参数、初值及其幅频特性平均百分误差γ_subopt

(1)建立等值模型及适应度函数

设用m台直驱风机等值Z₀(s)，假设待优化参数为[x₁,x₂…x_k…x_m]，其中第k台等值机参数为x_k＝[I_k,K_{p_k},K_{i_k},K_{pi_k},K_{ii_k},L_k]，将参数代入式(1)，记该等值机阻抗为Z(s,x_k)，则m台等值机的总阻抗Z_Σ(s)为：

选择幅频特性平均百分误差为适应度函数：

式中，Freq.Points表示指定的采样频点；

(2)建立约束条件

因等值机的总输出电流应等于原模型的输出电流；控制参数和等值滤波电感均为正数；得到等式约束和不等式约束如下所示：

3)优化求解

对适应度函数(5)及约束条件(6)，给定种群规模、遗传代数，采用小生境遗传算法，求解优化问题，得到各等值机参数为x_koptsub＝[I_koptsub,K_{p_koptsub},K_{i_koptsub},K_{pi_koptsub},K_{ii_koptsub},L_koptsub]及幅频特性平均百分误差γ_subopt；

步骤4：判断γ_subopt是否小于误差给定值γ_opt，如果满足，则输出等值模型参数，否则，等值机组数量m加1后，返回步骤3。