[发明专利]一种改善电力系统振荡的双馈风机模糊阻尼控制方法

说明书

本发明提供了一种改善电力系统振荡的双馈风机模糊阻尼控制方法，所述方法包括：步骤一：列写出双馈风力发电机dq坐标系下转子电动力学方程；步骤二：基于双馈风力发电机dq坐标系下转子电动力学方程，根据DFIG注入功率阻尼电力系统振荡机理，找到DFIG有功输出与频率微变之间的关系式；步骤三：根据DFIG有功输出与频率微变之间的关系，建立DFIG有功功率控制环模型；步骤四：基于DFIG转子侧有功功率控制环模型设计模糊附加阻尼控制器，以改善电力系统的阻尼低频振荡的能力，本发明实现了双馈风电场通过自身功率调节能力参与阻尼电力系统低频振荡的过程，相比传统的控制方法，可以提高风电场抑制电力系统低频振荡能力，提升电力系统的小信号稳定性。

技术领域

本发明创造属于智能电网领域，可以在新能源发电、新能源并网等领域应用，具体涉及一种改善电力系统振荡的双馈风机模糊阻尼控制方法。

背景技术

近年来，随着风力发电装机容量不断增大，建设百万千瓦级风电场(风电基地)和实现大规模风电跨区远送成为风电发展的战略重点。我国的大型风电场通常分布在偏远的地区，它们远离电力负荷中心，因此其输电线往往具有长距离和重负荷的特点，加之风电的随机性和波动性，大规模风电并网往往会导致电力系统存在弱(负)阻尼低频振荡的风险。

发明内容

为解决上述问题，提供一种改善电力系统振荡的双馈风机模糊阻尼控制方法。

本发明的目的是以下述方式实现的：

一种改善电力系统振荡的双馈风机模糊阻尼控制方法，所述方法包括：

步骤一：列写出双馈风力发电机dq坐标系下转子电动力学方程；

步骤二：基于双馈风力发电机dq坐标系下转子电动力学方程，根据DFIG注入功率阻尼电力系统振荡机理，找到DFIG有功输出与频率微变之间的关系式；

步骤三：，根据DFIG有功输出与频率微变之间的关系，建立DFIG有功功率控制环模型；

步骤四：基于DFIG转子侧有功功率控制环模型设计模糊附加阻尼控制器，以改善电力系统的阻尼低频振荡的能力。

所述步骤一具体包括：风力机获取风的动能并以旋转的机械转矩的形式传递

式中T_m--机械转矩；C_p--功率系数；ρ--风能密度；R--叶片长度；V_ω--风速；ω_t--风机的角速度；

风力机提取的机械扭矩通过传动系统传输到发电机的转子；动力传动系统动力学通常由两个质量模型描述，如下所示，

式中H_t--风力机惯性；K_sh、D_sh--传动轴刚度与阻尼系数；θ_tw--传动轴扭转角；ω_eb、ω_r--基准转速与发电机角速度；T_e--电磁转矩；

在DFIG中，发电机是绕线转子感应发电机，定子和转子绕组都连接到网络；对于电力系统稳定性研究，通常会忽略定子的非常快的电瞬态，并且以瞬态电抗后面的电压源的形式对系统进行建模；在这种情况下，d-q参考系内的转子电动力学描述如下，