[发明专利]一种基于同步调相机的双馈风力发电系统次同步振荡抑制方法

说明书

本发明提供了一种基于同步调相机的双馈风力发电系统次同步振荡抑制方法，基于预先建立的双馈风力发电接串补产生次同步振荡的电网模型，根据以滑模控制为基础的自动调压策略，搭建主要由励磁控制系统和同步调相机本体组成的同步调相机系统，并且预设监测控制系统，根据实时采集的电压信息，分析系统运行状态，根据频谱分析是否发生次同步振荡，以此来控制调相机并入电网。同步调相机可以供给电网无功功率，稳定电网电压，从而稳定双馈风机输出有功功率，抑制系统次同步振荡，并且抑制效果明显，收敛速度很快。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，具体是一种基于同步调相机的双馈风力发电系统次同步振荡抑制方法。

背景技术

风力发电技术不断的提高，对风能的利用也大大提高了，风电成为了除了火力发电和水利发电以外的重要发电能源。随着全球互联网的展开，如何大规模高效，安全可靠的利用风力发电的资源成为了目前风电发展的难题。而在当前的风电机组类型中，双馈风力发电机由于其成本低，可实现变速恒频运行和功率解耦控制等优点占据了目前主要市场。随着风电技术的快速发展，以及风能和负荷呈现逆向分布的特点，导致远距离输电容易受动态稳定极限和静态稳定极限等多种因素的影响，为了减少电能的损耗，大规模风电常采用串联补偿技术。然而虽然加入串联补偿线路可以减小线路电抗，缩短电气距离，提高输电能力并提升系统的暂稳能力，但是由于串补电容的使用，也大大增加了风力发电机组的次同步振荡的可能。在国内外电网的实际运行中已经出现了多起由风电引发的新型次同步振荡事故。

近期有一些新的风电机组侧的振荡抑制方法被提出，在双馈风电机组机侧或网侧变流器控制环中通过附加阻尼控制环节达到抑制效果，但这类方法通常针对固定频带，随频率变化的适应能力较差，难以满足实际工程需要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于同步调相机的双馈风力发电系统次同步振荡抑制方法，在系统发生次同步振荡时，以同步调相机补偿系统无功的方式，稳定系统电压，提高阻尼，进一步稳定双馈风机发出的用功功率，来实现对于系统宽频域次同步振荡快速收敛稳定的目的。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种基于同步调相机的双馈风力发电系统次同步振荡抑制系统，包括风力发电机、转子侧变流器、网侧变流器、串联补偿电路、监测控制模块和同步调相机单元，所述监测控制模块用以检测并网点电压，当检测到次同步振荡时，启动同步调相机单元，所述同步调相机单元为电网提供无功功率。

进一步的，所述同步调相机单元包括同步调相机和励磁控制装置，所述励磁控制装置包括励磁变压器、自动电压调节模块和可控励磁整流器。

本发明第二方面提供了一种基于同步调相机的双馈风力发电系统次同步振荡抑制方法，基于所述的基于同步调相机的双馈风力发电系统次同步振荡抑制系统实现，包括如下步骤：

S1、检测电网电压信息，根据电网电压判断是否出现次同步振荡，若是，执行步骤S2；

S2、启动同步调相机单元，为电网提供无功功率。

进一步的，所述同步调相机单元得到无功功率的方法包括：

定子电压与给定电压的电压偏差输入自动电压调节模块中，通过滑模变结构控制得到控制信号，经过脉冲触发器控制励磁整流桥整流，从而调节励磁电压，进而使同步调相机输出无功功率。

进一步的，所述转子侧变流器的控制模型为：

x₁、x₂、x₃、x₄为中间状态变量，分别为：