[发明专利]一种基于自动电压调节的风电并网系统暂态致稳控制方法

说明书

本发明公开了一种基于自动电压调节的风电并网系统暂态致稳控制方法，检测并网点三相交流电压信号U_t，采用电网电压d轴定向方式将U_t从三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，得到两相直流量U_td、U_tq，并将U_tq作为锁相环的输入信号；低电压穿越期间，按下式计算附加q轴电压ΔU_tq：ΔU_tq＝k_pf(ω_PLL‑ω_g)+k_if∫(ω_PLL‑ω_g)dt；将ΔU_tq反馈到锁相环的输入U_tq上，即可实现故障期间风电并网系统自适应地改善阻抗电势在锁相环坐标系q轴投影的电压分量，进而增强风电并网系统的暂态同步稳定性。本发明在不增加硬件设备基础上，仅改变风电并网系统锁相环的控制策略，就可显著提高风电并网系统在电网短路故障期间的暂态稳定性。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种基于自动电压调节的风电并网系统暂态致稳控制方法，该方法可显著提高电网短路故障下风电并网系统的暂态稳定性。

背景技术

随着风能渗透率的不断增加以及输电距离的增长，导致电网的同步机主导特性持续弱化，同时风电并网系统与电网的交互作用也愈发剧烈。尤其是在电网短路故障等典型大干扰场景下，风电并网系统极易出现暂态失稳现象，从而给大规模风电并网系统接入电网后的安全稳定运行带来严峻的挑战。因此，为了提高风电并网系统的暂态稳定性和增强电力系统的安全稳定运行能力，亟需进一步对电网故障条件下风电并网系统的暂态同步稳定控制方法进行深入研究。目前国内外学者已展开了相关研究，如已公开的下列文献：

[1]Yuan Liu,JunYao,Jinxin Pei,et al.Transient stability enhancementcontrol strategy based on improvedPLL for grid connectedVSC during severegrid fault[J].IEEE Transactions on Energy Conversion,2021,36(1):218-219。

[2]Remus Teodorescu,Claus Leth Bak,et al.Instabilityofwindturbine converters during current injection to low voltage grid faultsandPLL frequency-based stability solution[J].IEEE Transactions on PowerSystems,2014,29(4):1683-1961。

文献[1]考虑锁相环的动态效应并分析了新能源并网逆变器的暂态同步过程，进而提出了一种自适应附加阻尼的改进锁相环控制策略，该策略在不同电压跌落情况下可自适应调节阻尼比达到设定值，实现低电压穿越期间并网逆变器运行状态的平稳过渡，但是该策略不能改变系统平衡点的存在性，且该策略的参数设置严重依赖线路的阻抗信息，不具备较强的自适应能力。文献[2]提出了将锁相环的角频率偏差作为有功电流指令的补偿项，以实现自动改变系统平衡点的存在性，避免系统在低电压期间发生没有平衡点而失稳的现象，但是该策略极易受变流器过流限制，无法有效提高系统的暂态稳定性。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种基于自动电压调节的风电并网系统暂态致稳控制方法，本方法在不增加硬件设备基础上，仅改变风电并网系统锁相环的控制策略，就可显著提高风电并网系统在电网短路故障期间的暂态稳定性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于自动电压调节的风电并网系统暂态致稳控制方法，用于改善风电并网系统在低电压穿越期间的暂态稳定性，按如下步骤进行：