[发明专利]一种不对称故障下直驱风电并网系统有源阻尼控制方法

权利要求书

1.一种不对称故障下直驱风电并网系统有源阻尼控制方法，用于提高直驱风电并网系统在电网不对称短路故障期间的动态稳定性；其特征在于：本方法考虑电网不对称故障下直驱风电并网系统网侧变流器正负序电流环与电网阻抗的相互作用，通过高通滤波器和虚拟电阻引入有源阻尼抑制电网正负序谐波电流，提高系统动态稳定性；具体步骤如下；

A1)电网不对称故障期间直驱风电并网系统网侧变流器采用正、负序电流控制环，按照下式计算正、负序控制电压V_dq+和V_dq-：

式中，是不对称故障期间直驱风电并网系统向电网输入的同步旋转坐标系下正序电流参考值，是不对称故障期间直驱风电并网系统向电网输入的同步旋转坐标系下负序电流参考值，I_dq+和I_dq-为采集的直驱风电并网系统输入三相电流经坐标变换的正、负序电流，k_p1和k_i1分别为电流环PI控制器的比例系数和积分系数，K_dq是耦合系数，s为微分算子；

A2)在步骤A1)的基础上，将I_dq+和I_dq-经高通滤波器获得正、负序谐波电流，并经虚拟电阻放大后分别前馈至网侧变流器的正、负序控制电压，抑制直驱风电并网系统输出电流谐波，前馈补偿后正、负序控制电压V_{dq+_re}和V_{dq-_re}满足以下公式:

式中，Z_v是实现有源阻尼的虚拟阻抗；

A3)虚拟阻抗Z_v由虚拟电阻和高通滤波器组成，按照下式计算：

Z_v(s)＝R_v·H_filter(s)

式中R_v为虚拟电阻；H_filter(s)为高通滤波器传递函数，H_filter(s)＝s/(s+2πf_cut)；s为微分算子，f_cut是高通滤波器的截止频率；

A4)步骤A2)和步骤A3)将虚拟阻抗Z_v引入直驱风电并网系统后，直驱风电并网系统网侧变流器正负序重塑阻抗Z_{vsc_re}满足以下公式：

即可实现不对称故障期间直驱风电并网系统的有源阻尼控制，以提高系统在不对称故障期间的动态稳定性；式中V_{vsc_re,pn}为直驱风电并网系统并网点正负序电压，I_{vsc_re,pn}为直驱风电并网系统输出正负序电流；重塑阻抗满足以下公式：

其中重塑阻抗矩阵各元素分别为：

其中，

N(s)＝H_PLL(s)H_PLL(s±j4πf₁)；L_a、L_b、L_c分别为ABC三相线路电感，α为运算子α＝e^j2/3π，I₁、I₂分别为电网正序基频电流分量和负序基频电流分量，I′₁、I′₂分别为正序基频电流共轭和负序基频电流共轭，V₁、V₂分别为并网点正序基频电压分量和负序基频电压分量，V′₁和V′₂分别为正序基频电压共轭和负序基频电压共轭，f₁为电网基波频率，和分别为电网正、负序基频电流初相角；H_i(s)＝k_p1+k_i1/s，k_p1和k_i1分别为电流环PI控制器的比例系数和积分系数；k_pp和k_pi分别为锁相环的比例系数和积分系数，ω₁为基频角频率，ζ为阻尼比，ω_n为自然振荡角频率；s为微分算子，j为虚部单位。