[发明专利]一种直驱风机次同步振荡预判方法及装置

说明书

本发明公开一种直驱风机次同步振荡预判方法及装置。该方法包括：基于谐波调制技术，通过构建的机侧变流器开关函数模型调制直驱风机整流器侧的交流电压，得到整流器的直流电压和整流器在直流侧产生的低频谐波频率；基于谐波调制技术，通过构建的网侧变流器开关函数模型调制整流器的直流电压，得到直驱风机逆变器侧的交流电压，并结合低频谐波频率得到逆变器在网侧产生的间谐波频率；从间谐波频率对应的所有间谐波中选择目标间谐波，并根据目标间谐波预测引发次同步振荡的次同步间谐波频率，以根据次同步间谐波频率判定次同步振荡。本发明能针对直驱风机的变流器结构，通过预测次同步间谐波频率来精准预判次同步振荡，保证电力系统稳定安全地运行。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定分析技术领域，尤其涉及一种直驱风机次同步振荡预判方法及装置。

背景技术

近年来，由于大量风电机组变流器的密集并网，以及风电出力的间歇性、随机性与波动性，使得新能源并网系统中的间谐波含量迅速升高，频谱分布复杂，具有显著的随机时变特性，频繁引发电力系统电能质量问题和宽频振荡事故。直驱风机的交直交变流系统连接两个频率不同的交流系统，这种拓扑结构可以产生各种间谐波，其中一部分间谐波在次同步频率范围内，引发次同步振荡，当这部分次同步频段的间谐波频率接近电力系统中所存在的某些固有次同步模态的频率时，如风机控制系统的固有模态、汽轮发电机轴系的固有模态等，还能够激发强迫次同步振荡，严重威胁电力系统运行的稳定性和安全性。

目前，主要通过预测直驱风机产生的间谐波频率来预判次同步振荡。而实际电力系统运行时频繁观测到的振荡现象表明直驱风机在弱电网中产生的次同步间谐波有被放大进而引发次同步振荡的风险，但现有的直驱风机间谐波频率预测方法侧重关注高频间谐波(即大于150Hz的间谐波)，对于次同步间谐波频率预测的研究几乎是空白，难以更精准地预判直驱风机次同步振荡，无法保证电力系统稳定安全地运行。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种直驱风机次同步振荡预判方法及装置，能够针对直驱风机的变流器结构，通过预测次同步间谐波频率来精准预判次同步振荡，保证电力系统稳定安全地运行。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明一实施例提供一种直驱风机次同步振荡预判方法，包括：

构建所述直驱风机的机侧变流器开关函数模型和网侧变流器开关函数模型；

基于谐波调制技术，通过所述机侧变流器开关函数模型调制所述直驱风机整流器侧的交流电压，得到所述整流器的直流电压和所述整流器在直流侧产生的低频谐波频率；

基于谐波调制技术，通过所述网侧变流器开关函数模型调制所述整流器的直流电压，得到所述直驱风机逆变器侧的交流电压，并结合所述低频谐波频率得到所述逆变器在网侧产生的间谐波频率；

从所述间谐波频率对应的所有间谐波中选择目标间谐波，并根据所述目标间谐波预测引发次同步振荡的次同步间谐波频率，以根据所述次同步间谐波频率判定次同步振荡。

进一步地，所述机侧变流器开关函数模型为：

所述网侧变流器开关函数模型为：

其中，为基波分量和基带谐波分量，为载波谐波和边带谐波分量；ω₁＝2πf₁，f₁为所述直驱风机的三相电压基频；ω_c＝2πf_c，f_c为载波频率；p取值为0、1和-1，分别对应所述直驱风机的a相、b相、c相；A_0n、B_0n、A_mn、B_mn分别为各周期分量的幅值系数。

进一步地，所述整流器的直流电压为：