基于PIR控制的SVG抑制风电场次同步振荡的实用方法技术

本发明专利技术公开了一种基于PIR控制的SVG抑制风电场次同步振荡的实用方法，应用于SVG装置中，SVG装置通过变压器并联连接在风电场与电网之间的送出母线上，为了抑制风电机组参与的次同步振荡，在传统的PI调节器上并联一个谐振调节器，并根据实时检测的DQ轴电流主要振荡频率动态修改谐振调节器内的谐振频率参数。该方法有效的抑制宽频带的风电场次同步振荡现象，控制结构简单，易于工程实现。

【技术实现步骤摘要】
基于PIR控制的SVG抑制风电场次同步振荡的实用方法
本专利技术涉及电力系统及其自动化
，具体涉及一种基于PIR控制的SVG抑制风电场次同步振荡的实用方法。
技术介绍
我国风能资源与负荷呈逆向分布，随着电力电子装置和可再生能源入网比例增加，电力电子变流技术特有的多尺度控制机制和低惯性宽频带响应特性显著改变着电力系统动态特征。新能源并网的电网中低频振荡以及次同步振荡问题日益突出，近年来，多个地区出现风电机组参与的区域电网次同步振荡现象，导致大面积风电机组脱网，甚至诱发邻近火电机组次同步保护装置动作，引起火电机组切机。目前关于次同步振荡的研究主要集中于串补和直流与传统火电机组间产生的振荡现象。风电场参与次同步振荡的研究尚在起步阶段，目前现有研究主要集中从风机侧控制出发，参考火电机组的经验，提出增加以转速偏差信号为反馈的阻尼控制。然而目前风机的转速偏差检测精度较低，难以满足控制精度，影响控制效果。此外这种控制方法是基于次同步振荡频率已知，不适应风电场次同步振荡频率变化的情况。也有基于SVC装置来抑制次同步振荡，但是SVC装置作为动态无功支撑的无源器件，由于不同频率的基波电纳调制产生的相移不同，其控制设计和参数通常针对特定的振荡频带，当振荡频率改变时，原有的控制参数可能不适用，不能实现对目前所面临的特征不断变化次/超同步振荡的鲁棒性抑制。例如现有技术中专利CN106443263A公开的一种基于SVG抑制风机并网引起的次同步振荡方法，该方法针对特定次同步频率，需要事先根据次同步振荡的频带来整定参数，而目前风电参与的次同步振荡呈现出了振荡频率飘移变化的特点，复杂电网下难以预知振荡频率。例如现有技术中专利CN106300395A公开的基于SVG动态抑制电网次同步振荡的给定前馈控制方法，该方法虽然使用了带通滤波器，可以针对一定频率范围内的振荡进行抑制，但是随着振荡频率由带宽中心频率往带宽边缘频率变化时，抑制效果逐渐减弱。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种基于PIR控制的SVG抑制风电场次同步振荡的实用方法，该方法在不改变电网结构的前提下，应用于SVG装置中，通过动态检测系统DQ轴电流振荡频率并且实时修改PIR谐振调节器中谐振中心频率参数，来抑制风电场次同步振荡。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于PIR控制的SVG抑制风电场次同步振荡的实用方法，SVG装置通过变压器并联连接在风电场与电网之间的送出母线上其特征是，包括以下步骤：1)检测SVG所连接电网的三相电流ia、ib和ic；2)将电网侧电流ia、ib和ic经Park变换至DQ轴系分量id和iq；3)将SVG自身直流侧控制电压参考值UDCref与自身直流侧实际电压测量值UDC相减，然后经过PI调节器，得到SVG有功电流参考值idref.；将SVG通过变压器接入电网点的参考电压有效值UPCCref与实际接入电网点的电压有效值UPCC相减，然后经过PI调节器，得到SVG无功电流参考值iqref；4)将SVG有功电流参考值idref与DQ轴系下有功电流分量id相减得到D轴电流偏差id0，该D轴电流偏差id0经过PIR调节器得到SVG电压直轴分量ud；将SVG无功电流参考值iqref与DQ轴系下无功电流分量iq相减得到Q轴电流偏差iq0，该Q轴电流偏差iq0经过PIR调节器得到SVG电压交轴分量uq；将ud，uq经Park-Clark变换至三相静止坐标系后进行PWM脉冲调制控制，以生成相应的驱动信号驱动SVG中的可关断电力电子器件，以产生抑制电网次同步振荡的补偿电流，从而抑制电网的次同步振荡。优选的，PIR调节器的传递函数为：其中kp为比例系数；T为积分时间常数；kr为谐振增益；wc为谐振调节器的谐振中心频率带宽；wn为谐振中心频率。优选的，PIR调节器的谐振频率参数wn根据电网振荡特征实时修改，具体步骤如下：首先将检测得到的DQ轴系电流id，iq通过傅立叶分析提取幅值最大的次同步振荡频率fe，然后动态修改PIR谐振调节器中谐振中心频率参数wn＝2πfe。优选的，与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术提供了一种基于PIR控制的SVG抑制风电场次同步振荡的实用方法，在不改变电网结构的前提下，应用于SVG装置中，通过动态检测系统DQ轴电流振荡频率并且实时修改PIR谐振调节器中谐振中心频率参数，准确、快速地实现交流电流无差跟踪，来抑制风电场次同步振荡。附图说明图1为本专利技术方法的原理控制框图；图2为本专利技术实施例中SVG装置接入风电场示意图；图3为图2实施例中风电场发生次同步振荡后使用本专利技术方法前后风电场功率波形；图4为图2实施例中风电场发生次同步振荡后使用本专利技术方法前后风电场电流波形。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。当能源并网系统发生振荡频率fe(0Hz<fe<50Hz)的功率振荡时，系统电流中将含有(50±fe)Hz的振荡成分，SVG装置采样该电流经Park变换至DQ轴系后，上述abc坐标系下(50±fe)Hz的电流振荡成分将变换至DQ轴系下的feHz电流交流分量。为了抑制次同步振荡电流，本专利技术提出在传统的PI调节器上并联一个谐振调节器，并根据实时检测的DQ轴电流主要振荡频率动态修改谐振调节器内的谐振中心频率。本专利技术的一种基于PIR控制的SVG抑制风电场次同步振荡的实用方法，应用于SVG装置中，如图2所示SVG装置通过变压器并联连接在风电场与电网之间的送出母线上。用于抑制风电机组参与的次同步振荡。具体包括以下步骤：1)检测SVG所连接电网的三相电流ia、ib和ic；2)将电网侧电流ia、ib和ic经Park变换至DQ轴系分量id(d轴分量)和iq(q轴分量)。3)将SVG自身直流侧控制电压参考值UDCref与自身直流侧实际电压测量值UDC相减，然后经过PI调节器，得到SVG有功电流参考值idref.；将SVG通过变压器接入电网点的参考电压有效值UPCCref与实际接入电网点的电压有效值UPCC相减，然后经过PI调节器，得到SVG无功电流参考值iqref；SVG装置是相当于电压源型三相桥式逆变电路，有直流测和逆变交流侧。本文中描述的SVG直流侧和SVG交流侧即是根据此原理得出的概念名称。其中电压参考值UDCref、参考电压有效值UPCCref，此参考值大小可人为设定。4)将SVG有功电流参考值idref与DQ轴系下有功电流分量id相减得到D轴电流偏差id0，该D轴电流偏差id0经过PIR调节器得到SVG电压直轴分量ud；将SVG无功电流参考值iqref与DQ轴系下无功电流分量iq相减得到Q轴电流偏差iq0，该Q轴电流偏差iq0经过PIR调节器得到SVG电压交轴分量uq。将ud，uq经Park-Clark变换至三相静止坐标系后进行PWM脉冲调制控制。PWM脉冲以生成相应的驱动信号，并对SVG中的可关断电力电子器件进行控制，以产生抑制电网次同步振荡的补偿电流，从而抑制电网的次同步振荡。在进行Park变换和Park-Clark变换时，夹角θ由电网侧三相电压锁相获得。步骤4)中PIR调节器的结构如下所示：PIR调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PIR控制的SVG抑制风电场次同步振荡的实用方法，SVG装置通过变压器并联连接在风电场与电网之间的送出母线上，其特征是，包括以下步骤：1)检测SVG所连接电网的三相电流ia、ib和ic；2)将电网侧电流ia、ib和ic经Park变换至DQ轴系分量id和iq；3)将SVG自身直流侧控制电压参考值UDCref与自身直流侧实际电压测量值UDC相减，然后经过PI调节器，得到SVG有功电流参考值idref.；将SVG通过变压器接入电网点的参考电压有效值UPCCref与实际接入电网点的电压有效值UPCC相减，然后经过PI调节器，得到SVG无功电流参考值iqref；4)将SVG有功电流参考值idref与DQ轴系下有功电流分量id相减得到D轴电流偏差id0，该D轴电流偏差id0经过PIR调节器得到SVG电压直轴分量ud；将SVG无功电流参考值iqref与DQ轴系下无功电流分量iq相减得到Q轴电流偏差iq0，该Q轴电流偏差iq0经过PIR调节器得到SVG电压交轴分量uq；将ud，uq经Park‑Clark变换至三相静止坐标系后进行PWM脉冲调制控制，以生成相应的驱动信号驱动SVG中的可关断电力电子器件，以产生抑制电网次同步振荡的补偿电流，从而抑制电网的次同步振荡。...

【技术特征摘要】
1.一种基于PIR控制的SVG抑制风电场次同步振荡的实用方法，SVG装置通过变压器并联连接在风电场与电网之间的送出母线上，其特征是，包括以下步骤：1)检测SVG所连接电网的三相电流ia、ib和ic；2)将电网侧电流ia、ib和ic经Park变换至DQ轴系分量id和iq；3)将SVG自身直流侧控制电压参考值UDCref与自身直流侧实际电压测量值UDC相减，然后经过PI调节器，得到SVG有功电流参考值idref.；将SVG通过变压器接入电网点的参考电压有效值UPCCref与实际接入电网点的电压有效值UPCC相减，然后经过PI调节器，得到SVG无功电流参考值iqref；4)将SVG有功电流参考值idref与DQ轴系下有功电流分量id相减得到D轴电流偏差id0，该D轴电流偏差id0经过PIR调节器得到SVG电压直轴分量ud；将SVG无功电流参考值iqref与DQ轴系下无功电流分量iq相减得到Q轴电流偏差iq0，该Q轴电流偏差iq0经过PIR调节器得到SVG电压交轴分量uq；将ud，uq经Park-Clark变换至三相静止坐标系后进行PWM脉冲调制控制，以生成相...

【专利技术属性】
技术研发人员：万玉良，朱玲，项颂，侯玉强，杨再敏，刘福锁，陈璐，赵学茂，吴坚，刘鑫，吴晓丹，苏鹏，
申请(专利权)人：国网内蒙古东部电力有限公司，国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15