[发明专利]一种风电经柔直并网系统控制器参数优化设计方法

说明书

本发明公开了一种风电经柔直并网系统控制器参数优化设计方法，包括以下步骤：步骤1，建立直驱风电经柔直并网的全系统状态空间小干扰动态模型；步骤2，进行风电场额定有功功率输出情况下互联系统控制器参数优化；步骤3，进行大于风电场有功功率输出情况下互联系统控制器参数微调；步骤4，检验风电场有功功率范围内全系统的稳定性。此方案可快速得获取限值内所有有功功率输出运况下系统稳定运行的控制器最优参数值。

技术领域

本发明属于电力系统稳定运行振荡抑制领域，具体为一种风电经柔直并网系统控制器参数优化设计方法。

背景技术

21世纪以来，风电作为新能源快速发展。海上风电场采用直流送出相比于交流送出具有更好的技术优势。其中基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流输电技术(MMC-HVDC)具有谐波含量低、开关损耗小等优势，直驱风电场经MMC-HVDC并网是未来的发展趋势之一。

直驱风电场经MMC-HVDC并网会产生次同步振荡问题。由于MMC换流站和风机网侧变流器构成了电力电子化的输电系统，其之间交互耦合作用很有可能激发次同步振荡，严重威胁系统安全。

目前，风电并网系统次同步振荡抑制策略主要为优化系统已有控制器的参数。现有的风机换流器控制器参数设计方案，不能满足风电场不同的输出功率下风机并网后系统小干扰稳定的要求。另一方面，目前抑制风电场次同步振荡中控制参数优化的研究主要针对的是风电场经串补并网系统或风电场联接弱交流电网系统，风电场经柔直并网系统控制其参数优化研究相对较少。

因而本专利提出一种用于直驱风电与柔直互联系统控制器参数优化设计方法,在确保互联系统稳定运行的的前提下，针对直驱风机变换器和柔直换流器控制参数进行优化，提高系统的小干扰稳定裕度。

发明内容

本发明目的是提高直驱风电场和柔直互联系统的稳定裕度，进而避免和抑制风电场经柔直并网时发生的次同步振荡，提高系统稳定性。

本文提出的参数优化方案，其技术方案包括以下步骤：

步骤1，建立直驱风电经柔直并网的全系统状态空间小干扰动态模型；步骤2，进行风电场额定有功功率输出情况下互联系统控制器参数优化；步骤3，进行大于风电场有功功率输出情况下互联系统控制器参数微调；步骤4，检验风电场有功功率范围内全系统的稳定性。

进一步，所述步骤1的具体过程为：

步骤1.1，建立直驱风电经柔直并网的全系统状态空间小干扰动态模型，提取状态矩阵A；

步骤1.2，根据风机SPWM和柔直NLC控制器性能要求，确定风机和柔直控制器参数的可行域；

步骤1.3，在风机和柔直各控制器参数可行域内生成一组控制器参数；

步骤1.4，设置最大迭代次数T_max。

进一步，所述步骤2的具体过程为：

步骤2.1，在风电场额定有功功率输出情况下，计算状态矩阵A的特征根，计算每个特征根的小干扰稳定裕度Y_i＝-R_e(λ_i)-|I_m(λ_i)|(λ_i为互联系统第i个特征根，R_e(λ_i)为λ_i的实部，I_m(λ_i)为λ_i的虚部)，对所有特征根按照小干扰稳定裕度Y_i从大到小排列；