【技术实现步骤摘要】
基于阻抗法的风电场柔直并网系统次同步振荡抑制方法
本专利技术属于风电柔直并网稳定性分析
，特别是一种基于阻抗法的风电场柔直并网系统次同步振荡抑制方法。
技术介绍
目前，风电技术出现规模化发展趋势，而柔性直流输电技术的发展为远距离风电场的并网提供了有效途径。风电场经过柔性直流输电系统并网会产生互联系统间的次同步振荡问题，如何对这一现象进行机理分析并提出有效的抑制方法是目前风电技术发展的一个重要课题。传统的系统小信号分析，一般采用特征值法进行相关因子的分析，而特征值法需要对各部分系统线性化建立详细的小信号分析模型，建立状态矩阵求解系统特征根，计算量庞大，甚至会造成“维数灾”。且特征值分析法无法对互联系统发生的次同步振荡进行机理解释，仅能分析系统的振荡模态。因而现有技术中，大多方法需对风机控制系统或柔直控制系统进行改进以达到抑制效果，在特征值法基础上提出的抑制方法缺少对系统振荡及抑制效果的机理解释，且通过改变风机控制策略的抑制方法需对风电场每台风机进行调整，工程量较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种计算量低、易于实际工程实施的基于阻抗法的风电场柔直并网系统次同步振荡抑制方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于阻抗法的风电场柔直并网系统次同步振荡抑制方法，包括以下步骤：步骤1、对双馈风机DFIG进行小信号阻抗建模，建立由N台双馈风机DFIG组成的双馈风电场的等效阻抗模型；步骤2、根据VSC-HVDC整流站的控制方式，建立VSC-HVDC整流站的...
【技术保护点】
1.一种基于阻抗法的风电场柔直并网系统次同步振荡抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、对双馈风机DFIG进行小信号阻抗建模，建立由N台双馈风机DFIG组成的双馈风电场的等效阻抗模型；/n步骤2、根据VSC-HVDC整流站的控制方式，建立VSC-HVDC整流站的正负序谐波分量的等效阻抗模型；/n步骤3、计算VSC-HVDC整流站和双馈风电场的阻抗比，得到互联系统阻抗比的幅频特性；/n步骤4、根据互联系统阻抗比幅频特性的谐振峰值随交流电压控制器参数变化的关系，得到比例系数、积分时间常数的下限；/n步骤5、根据VSC-HVDC整流站的交流电压环带宽随控制器参数变化的关系，得到比例系数、积分时间常数的上限；/n步骤6、根据得到的交流电压控制器比例系数、积分时间常数的上下限，得到交流电压控制器控制参数的优化取值范围，改变控制器参数，抑制次同步振荡。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于阻抗法的风电场柔直并网系统次同步振荡抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对双馈风机DFIG进行小信号阻抗建模，建立由N台双馈风机DFIG组成的双馈风电场的等效阻抗模型；
步骤2、根据VSC-HVDC整流站的控制方式，建立VSC-HVDC整流站的正负序谐波分量的等效阻抗模型；
步骤3、计算VSC-HVDC整流站和双馈风电场的阻抗比，得到互联系统阻抗比的幅频特性；
步骤4、根据互联系统阻抗比幅频特性的谐振峰值随交流电压控制器参数变化的关系，得到比例系数、积分时间常数的下限；
步骤5、根据VSC-HVDC整流站的交流电压环带宽随控制器参数变化的关系，得到比例系数、积分时间常数的上限；
步骤6、根据得到的交流电压控制器比例系数、积分时间常数的上下限，得到交流电压控制器控制参数的优化取值范围，改变控制器参数，抑制次同步振荡。
2.根据权利要求1所述的基于阻抗法的风电场柔直并网系统次同步振荡抑制方法，其特征在于，步骤1所述的对双馈风机DFIG进行小信号阻抗建模，建立由N台双馈风机DFIG组成的双馈风电场的等效阻抗模型，具体如下：
步骤1.1、双馈风机DFIG的等效阻抗模型由双馈电机DFIG、转子侧变流器RSC和网侧变流器GSC并联组成，采用谐波线性化方法对双馈风机DFIG进行阻抗建模；
双馈电机DFIG的定转子电路通过气隙磁场耦合，转子磁动势以同步转速旋转，定转子侧等效电路频率之间存在转差，正负序谐波分量的转差ρ在s域中的表达式为：
其中，ωr为DFIG转子角速度；
步骤1.2、忽略转子侧变流器RSC功率外环的影响，转子侧变流器RSC简化为转子电流内环控制，表示为：
其中，Hi(s)为电流内环控制传递函数，kp、ki为电流内环控制的比例、积分常数；
从而得到双馈风机DFIG的转子侧变流器RSC的正负序谐波分量等效阻抗ZRSC为：
其中，ω1为基频角速度，Kdr为转子侧变流器RSC的电流内环控制补偿系数；
步骤1.3、同理得到双馈风机DFIG的网侧变流器GSC控制器的正负序谐波分量等效阻抗ZGSC为：
其中，Kdg为网侧变流器GSC的电流内环控制补偿系数；
步骤1.4、根据戴维南等值定理，将双馈风机DFIG的转子侧变流器RSC和网侧变流器GSC转换为等效电压源和阻抗串联的形式，然后根据转差将频率归算至定子侧，并将ZGSC和ZRSC与双馈电机DFIG的T型电路相连；
由于ZGSC远大于ZRSC，等效电路中看作开路，故忽略ZGSC，从而得到双馈风机DFIG的正负序谐波分量等效阻抗模型ZDFIG(s)：
其中，Rs、Rr为定转子电阻，Lls、Llr为定转子自感，Lm为励磁互感；
步骤1.5、设定双馈风电场由N台相同型号的双馈风机DFIG组成，每台双馈风机DFIG的风速、运行参数、控制参数均相同，通过变压器连接到同一母线，则N台双馈风机DFIG构成的双馈风电场的等效阻抗模型ZDFIG_eq(s)为：
其中，RT、RL为变压器及线路的电阻值，LT、LL为变压器及线路的电感值。
3.根据权利要求1所述的基于阻抗法的风电场柔直并网系统次同步振荡抑制方法，其特征在于，步骤2所述的根据VSC-HVDC整流站的控制方式，建立VSC-HVDC整流站的正负序谐波分量的等效阻抗模型，具体如下：
步骤2.1、在进行VSC-HVDC整流站的小信号阻抗建模时不考虑直流环节和逆变器控制部分，仅对VSC-HVDC整流站利用谐波线性化方法进行小信号阻抗建模；
在对VSC-HVDC整流站进行输入阻抗建模时，需要考虑VSC-HVDC整流站前滤波器参数对VSC-HVDC整流站阻抗模型的影响，VSC-HVDC整流站控制包括外环交流电压控制和电流内环控制，分别表示为：
其中，Hv(s)为交流电压控制传递函数，Hi(s)为电流内环控制传递函数，kpv、τiv为交流电压控制的比例系数和积分时间常数，kpi、kii为电流内环控制的比例和积分系数；
步骤2.2、建立VSC-HVDC整流站的正负序谐波分量等效阻抗模型ZHVDC(s)为：
其中，ω1为系统基频角频率，Y(s)为交流滤波器的导纳，L为整流器前电感值，Vdc为直流环节电压，T(s)定义为：
其中，Kid为电流内环控制补偿系数。
4.根据权利要求1、2或3所述的基于阻抗法的风电场柔直并网系统次同步振荡抑制方法，其特征在于，步骤3所述的计算VSC-HVDC整流站和双馈风电场的阻抗比，得到互联系统阻抗比的幅频特性，具体如下：
步骤3.1、根据阻抗稳定性判据，在双馈风电场和VSC-HVDC整...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙莹，卜京，张飞云，郑铭洲，夏凡吴双，卞婉春，蒋建斌，夏星星，殷明慧，谢云云，邹云，刘建坤，周前，
申请(专利权)人：南京理工大学，国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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